Compósito geotêxtil-geogrelha: propriedades mecânicas após dano

Abstract

A aplicação de geossintéticos em vias-férreas tem-se revelado uma solução atrativa do ponto de vista técnico e económico. A inclusão dos geossintéticos nas estruturas ferroviárias permite: o controlo das deformações impostas pelo aumento de carga por eixos transportadas, o aumento do período de vida útil e a redução de custos de manutenção. No presente trabalho estudaram-se os efeitos de dois mecanismos de dano relevantes em aplicações de geossintéticos em vias-férreas, abrasão e danificação durante a instalação (também designada por danificação mecânica). Estes mecanismos de dano foram induzidos através de ensaios laboratoriais, isoladamente e de forma sequencial, num geocompósito constituído pela associação de um geotêxtil e uma geogrelha sobrepostos (sem qualquer ligação mecânica). A danificação durante a instalação deriva, essencialmente, das operações de colocação e de compactação do material de aterro na vizinhança do geossintético. A abrasão é uma consequência do movimento do agregado sobre o geossintético associado à passagem dos comboios sobre a via. Os efeitos da abrasão e da danificação mecânica induzidas no comportamento mecânico de curto prazo deste compósito foram avaliados através de ensaios de tração. Com os resultados foram determinados coeficientes de redução e foi avaliada a existência de sinergia entre os dois mecanismos de dano considerados. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que a danificação mecânica levou a uma redução da resistência à tração, enquanto que após abrasão esta aumentou. Houve ainda reduções na rigidez secante do material, sobretudo após danificação mecânica seguida de abrasão. Os resultados obtidos foram ainda comparados com resultados obtidos com ensaios semelhantes para os dois materiais (geogrelha e geotêxtil) ensaiados separadamente.

The use of geosynthetics in railways has proved to be an attractive solution from a technical and economic point of view. The inclusion of geosynthetics in railways structures allows: controlling the deformations imposed by the increasing axial load, increasing the lifetime of the structure and to reducing maintenance costs. In this work the effects of two damage mechanisms relevant for railway applications of geosynthetics were analysed, abrasion and installation damage (also named mechanical damage). These damage mechanisms were induced using laboratory tests, isolated and sequentially, on a geocomposite constituted by a geotextile with a geogrid over it (without any mechanical connection). Installation damage mainly results from placing and compacting operations of the filling material in the geosynthetic vicinity. Abrasion is a consequence of the movement of the aggregate over the geosynthetic associated to the trains’ passage over the rails. The effects of the mechanical and abrasion damage induced on the short-term mechanical behaviour of the geocomposite were assessed using tensile tests. From the results, reduction factors were calculated and the existence of synergy between the two damage mechanisms analysed was assessed. From the tests results it was possible to conclude there was a reduction of the tensile strength after mechanical damage, while after abrasion it has increased. There were also reductions of the secant stiffness of the material, particularly relevant after mechanical damage followed by abrasion. The results obtained were also compared with other from similar studies where the two geosynthetics (geotextile and geogrid) were tested separately.