Difesa costiera e fluviale

L'erosione marina può verificarsi quando il mare è eccitato dal vento e dalla gravità per produrre onde, maree e correnti: è causata da processi di corrosione, abrasione e idraulici. Quando questi impattano sulla linea di costa, causano l'attacco costiero attraverso il processo di erosione della spiaggia e della punta che porta all'eccessiva ripidità delle pendici del suolo o della roccia. Un fenomeno simile può verificarsi nei fiumi, dove gli agenti sono la corrosione, il sollevamento idraulico, il lavaggio, la cavitazione e l'erosione meccanica da parte del vento o dell'acqua corrente carica di detriti.

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Fornitura di geosintetici dal 1990

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HPS-C per applicazioni costiere e marine

La nostra gamma di prodotti per il controllo dell'erosione costiera e fluviale

I benefici dell'uso di geosintetici sono spesso sottovalutati nel loro impatto sulla stabilità di una struttura di difesa idraulica, in parte perché il costo unitario è così piccolo rispetto alle armature. Le conseguenze di non progettare e specificare correttamente possono essere catastrofiche, potenzialmente minacciando la stabilità dell'intera struttura.

Se specificato e installato correttamente, l'uso di un geotessile può offrire enormi risparmi su un progetto e aumentare la vita della struttura in modo significativo.

Geofabrics HPS -C geotextiles sono progettati per essere utilizzati come filtri/separatori in strutture di difesa idraulica: sono collocati su materiali di spiaggia a bassa permeabilità per impedire la fuoriuscita di particelle fini, pur permettendo il libero passaggio dell'acqua, e forniscono uno strato di allettamento stabile e coerente, spesso rinunciando alla necessità di uno o più strati di armatura con conseguente enorme risparmio di costi.

Geofabrics HPS -C Geotextiles sono utilizzati come un'alternativa economica ai sottostrati tradizionali e forniscono vantaggi per la progettazione della punta. La nostra gamma HPS-C è stata progettata specificamente per resistere a carichi di costruzione critici con un'alta resistenza e un elevato allungamento per prevenire i danni e spesso può essere installata senza la necessità di uno strato granulare più piccolo.

Vantaggi:

Geofabrics HPS -C può essere utilizzato come efficace sostituto del sottofondo, risparmiando in materiali, trasporto e posizionamento.
La quantità di materiale "perso" in punta è minimizzata evitando che le pietre si seppelliscano in un sottosuolo morbido.
L'assestamento differenziale è ridotto, aiutando il mantenimento a lungo termine dell'allineamento di una barriera o di un frangiflutti.

Filtrazione e separazione Sopravvivenza Durabilità Il meccanismo di progettazione

Filtrazione e separazione

L'inclusione di un geotessile opportunamente specificato all'interfaccia con il mezzo esterno conterrà le particelle fini e impedirà loro di essere trasportate via, permettendo la libera circolazione dell'acqua. In un'applicazione geotecnica, un sistema di filtrazione deve funzionare per tutta la sua durata senza intasamenti, a differenza di molte altre applicazioni di filtraggio, il sistema non può essere semplicemente sostituito.

Piuttosto che intrappolare tutte le particelle nel filtro, il sistema dovrebbe impedire alla struttura completa del suolo di muoversi. Il filtro geotessile deve trattenere l'intera struttura del suolo permettendo il passaggio di alcune particelle più piccole. La struttura è quindi in grado di stabilizzarsi trattenendo le particelle più grandi in un quadro che, a contatto tra loro, trattengono le particelle più piccole.

Un geotessile specificato e installato correttamente:

Mantenere la struttura completa del suolo
Permettere il passaggio di particelle fini instabili per evitare l'intasamento
Mantenere la permeabilità a breve e lungo termine

Ci sono due potenziali meccanismi di fallimento che devono essere considerati quando si specifica un filtro geotessile in un'applicazione a flusso inverso:

Ritenzione inadeguata del terreno - questo può essere dovuto a un fallimento nel trattenere lo scheletro del terreno, forse a causa di una dimensione dei pori mal specificata o un contatto inadeguato tra il terreno e il filtro. Potrebbe anche essere a causa di danni al filtro che si sono verificati durante l'installazione o per abrasione durante il servizio.
Permeabilità inadeguata - questo può destabilizzare l'intera struttura creando pressioni eccessive dell'acqua dei pori. Ciò potrebbe essere dovuto a una scarsa permeabilità iniziale, a un eccessivo imbrattamento durante l'installazione o a un intasamento.

Ci sono due proprietà primarie che sono critiche in qualsiasi specifica di filtro:

1. 2. Dimensione di apertura del geotessile - la dimensione dell'apertura di un geotessile viene misurata utilizzando la norma EN 12956, determinando la distribuzione granulometrica di un materiale granulare graduato che viene lavato attraverso il filtro del geotessile.

Mentre la dimensione della particella più grande raccolta nel setaccio è teoricamente la dimensione massima di apertura, questo valore non può essere praticamente misurato. La norma riporta quindi un valore O90, definito come il diametro medio delle particelle di terreno, il 90% delle quali viene trattenuto dal prodotto testato nel setaccio.

To facilitate filtration, a geotextile must have an opening size that is smaller than d50, which is defined as the median diameter of the particle size distribution. Established design rules for reversing flow applications and a non-cohesive (granular) soil state that the geotextiles O90 should be less than the d50 of the soil being filtered. For a cohesive soil O90 < 10 x d50.

2. 2. Permeabilità - Per garantire la libera circolazione dell'acqua ed evitare un aumento della pressione interna, le regole classiche dei filtri sono che ogni strato di un sistema di filtraggio deve essere più permeabile dello strato sottostante.

Sistema di filtrazione Kn >> Terreno Kn

Regole simili sviluppate per geotextiles suggeriscono un coefficiente di permeabilità 10-100 volte maggiore di quello del terreno filtrato: è importante che il geotessile mantenga o superi il suo indice di permeabilità mentre è sotto carico, cioè qualsiasi riorientamento delle fibre non dovrebbe aumentare/diminuire la permeabilità. Altre proprietà che hanno a che fare con la capacità di geotextiles di funzionare come un filtro efficace riguardano la capacità del materiale di mantenere un contatto intimo con la superficie sottostante senza spanning, l'estensibilità del materiale (allungamento) e lo spessore sotto carico sono fondamentali per questo.

Sopravvivenza

Resistenza alla perforazione

Un geotessile deve essere in grado di resistere ai carichi di perforazione imposti durante l'installazione e il servizio. Il peso della roccia, la sua angolarità e l'altezza di caduta contribuiscono al carico di perforazione. Questo può essere ulteriormente intensificato se non si presta la dovuta attenzione durante l'installazione. Idealmente, il tessuto possiede anche proprietà di trazione isotrope (quadrate) per distribuire il carico in modo coerente in tutte le direzioni.

Estensibilità

L'armatura di roccia funziona in virtù del fatto che il suo peso morto viene trasmesso su un'area più ampia possibile per consolidare il terreno sottostante e minimizzare il movimento delle particelle. Il carico imposto a un geotessile da una grande roccia non è distribuito uniformemente. La più alta concentrazione di stress sarà nel punto di contatto intimo che a sua volta imporrà elevate deformazioni localizzate. Il geotessile deve essere sufficientemente estensibile per permettergli di adattarsi ai carichi puntuali senza perforarsi e senza perdere le proprietà idrauliche.

Installazione del sito Test dei danni

Geofabrics ha condotto una serie di test sul sito Cardiff Bay Barrage dove sono state testate diverse dimensioni di roccia e HPS geotextiles : questo ci ha permesso di produrre le curve di progettazione Coastal Rock Drop, consentendo agli ingegneri di selezionare diversi gradi in base ai danni di installazione previsti per il loro particolare sito.

Per esempio, una roccia di 3,5 tonnellate lasciata cadere da un'altezza di 1,5 m ha un'energia di 3500 x 1,5 = 5250 kgm.

Il grafico mostrato è stato sviluppato da queste prove, consentendo all'ingegnere una guida basata sull'esperimento per selezionare un grado adatto di HPS geotessile. Dal grafico si evince che un geotessile resistente alla perforazione 14000N (HPS14C) fornirebbe una resistenza sufficiente ai danni.

Se tali dati non sono disponibili per altri tipi di geotessile o se il sito presenta condizioni uniche, è consigliabile che gli ingegneri richiedano un test di caduta massi specifico del sito per cercare di simulare le reali condizioni di posa in opera come parte delle specifiche e del processo di selezione del geotessile. Una volta stabilita la vera natura del geotessile scelto, questo lascia l'installatore libero di sfruttare al massimo le caratteristiche del tessuto nel metodo di installazione scelto.

Durata

Geotextiles utilizzati nell'ingegneria idraulica si prevede che svolgano una o più funzioni per una determinata vita di progetto. Ci sono una serie di fattori che contribuiscono a determinare la durata di un geotessile: la struttura fisica del tessuto, la natura del polimero utilizzato, la qualità e la consistenza del processo di fabbricazione, l'ambiente fisico e chimico in cui il prodotto è posto, le condizioni in cui il prodotto è immagazzinato e installato e i diversi carichi che sono supportati dal geotessile.

È essenziale che un geotessile funzioni efficacemente per la durata richiesta dal progetto (molti sono più di 100 anni), e non solo nei test di conformità iniziali.

Selezione della materia prima - fibra di polipropilene ad alta tenacità

Geotextiles sono normalmente fabbricati con tecniche tessute o non tessute, i polimeri utilizzati sono generalmente materiali termoplastici che contengono variazioni di regioni amorfe e semi-cristalline.

Geofabrics HPS -C geotextiles sono prodotti con fibra di polipropilene ad altissima tenacità. Ci sono diversi fattori relativi alla selezione delle fibre che devono essere considerati in relazione alla durata del prodotto: il polimero di base con cui il prodotto è fatto, eventuali additivi composti con esso, e la morfologia della fibra.

Geofabrics HPS -C è prodotto da una fibra di polipropilene vergine ad altissima tenacità, trafilata meccanicamente per formare fibre con proprietà di trazione più elevate e maggiore durata. La maggiore trafilatura all'interno del processo di produzione ri-orienta le molecole all'interno della fibra rendendola più forte. Il maggiore orientamento molecolare e la maggiore densità associata portano a una maggiore resistenza ambientale. Questo perché il livello di cristallinità all'interno della fibra ha un grande effetto sulle proprietà relative alla durata. Le molecole strettamente impacchettate danno luogo a regioni dense con una maggiore coesione intermolecolare e resistenza alla penetrazione dei prodotti chimici. Un aumento del grado di cristallinità porta direttamente a un aumento della rigidità e della resistenza allo snervamento o alla trazione, della durezza e del punto di rammollimento, e a una diminuzione della permeabilità chimica.

Alternative a basso costo

La selezione del giusto tipo di polimero per la produzione di tessuti da utilizzare nelle applicazioni di ingegneria civile è essenziale. Geofabrics HPS -C range è prodotto da fibre vergini di polipropilene che hanno un'elevata resistenza agli acidi, agli alcali e alla maggior parte dei solventi. Il polipropilene può essere considerato inerte all'attacco di acidi e alcali ed è adatto alla maggior parte delle applicazioni geotessili.

Il poliestere (PET) è spesso promosso nelle applicazioni idrauliche ed è talvolta promosso come geotessile affondante a causa del suo peso specifico. Questo è fuorviante, poiché tutti i polimeri a base di petrolio hanno un peso specifico inferiore a 1. L'acqua pura, naturalmente, ha un S.G. di 1 e l'acqua salata ha un S.G. di circa 1,03 a seconda del contenuto di sale. Questo significa che per loro natura geotextiles galleggia e quindi dà all'installatore la sfida fondamentale di tenere questo materiale piatto sul fondo del mare.

Ci sono alcune eccezioni con i polimeri come il poliestere che hanno un S.G. > 1 che suggerisce che questo materiale affonda naturalmente, implicando un tempo più facile per l'installatore. Il beneficio è marginale per diverse ragioni. In primo luogo, in acqua salata la capacità di affondare può essere ridotta a zero e il tessuto, se non è posizionato correttamente con un sistema di affondamento, "sguazzerà" appena sotto la superficie e non affonderà o galleggerà rendendo il compito ancora più difficile. I tessuti non tessuti agugliati più spessi tendono ad avere dell'aria intrappolata al loro interno, il che dà loro una galleggiabilità extra inizialmente e richiede un po' di tempo e di agitazione per rimuovere le bolle d'aria. La raccomandazione per gli installatori è quindi di trattare tutti i polimeri come galleggianti, specialmente in acqua di mare.

Il PET può offrire buone proprietà meccaniche ed è adatto per alcune applicazioni; tuttavia, il gruppo estere può essere idrolizzato in presenza di acqua, il che è accelerato da condizioni alcaline. Il poliestere può anche essere suscettibile di una maggiore degradazione in presenza di terreno trattato con calce, calcestruzzo o cemento.

Hydrolysis in polyester takes two forms. The first form of hydrolysis is alkaline or external hydrolysis which occurs more rapidly in soils above pH 10, and particularly in the presence of calcium, and takes place in the form of surface attack, or etching. Increased caution should be taken with polyester in soils with pH 9 or above. The second type is internal hydrolysis which takes place across the entire cross section of the fibre, this occurs in aqueous solutions or humid soil at all pH levels. This process is slow in mean soil temperatures of <15°C or neutral soils, however this is accelerated in acids and increased soil temperatures.

Anche se il poliestere può avere dei vantaggi rispetto ad altri polimeri, la sensibilità alcalina di questo polimero sotto carichi a lungo termine dovrebbe essere una grande preoccupazione in molte applicazioni geotessili, il poliestere può essere suscettibile di danni in applicazioni a pH elevato. Uno studio indipendente condotto dall'Università di Leeds ha dimostrato che "se le condizioni sono leggermente alcaline, l'azione combinata di carico e alcali potrebbe essere catastrofica e l'uso del poliestere dovrebbe essere limitato".

UV Resistenza - Weathering

I prodotti geosintetici possono essere esposti agli agenti atmosferici e l'effetto risultante sulle prestazioni dei prodotti è importante. L'invecchiamento di geotextiles è principalmente messo in moto dagli effetti del clima attraverso la presenza di radiazione solare, calore, bagnatura e umidità.

Geofabrics HPS -C range contiene un additivo nerofumo di grado fine per la stabilizzazione alla luce ultravioletta. Questo viene miscelato nel polimero prima del punto di estrusione per consentire una dispersione omogenea all'interno del prodotto. Il nerofumo agisce come un forte assorbitore UV .

Per le aree con un'alta esposizione radiante (UV) o dove il prodotto deve essere esposto per tempi prolungati, siamo in grado di offrire pacchetti specifici UV per proteggere ulteriormente il materiale.

Per ulteriori informazioni sulla durata, si prega di consultare il nostro rapporto.

Progettare per la durata

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Il meccanismo di progettazione

Il tipo e la fibra, insieme al processo di fabbricazione, definiscono le proprietà intrinseche di un filtro geotessile. Geofabrics HPS -C needlepunched nonwoven geotextiles sono prodotti utilizzando fibre ad altissima tenacità appositamente progettate e legate tra loro da un intreccio meccanico. Ciò significa che l'equilibrio tra proprietà idrauliche e meccaniche è ottimizzato per:

Alta permeabilità con filtrazione fine
Alta resistenza isotropa alla perforazione con alti sforzi fino alla rottura
Buona capacità di ammortizzazione e resistenza all'impatto
Alta capacità di flusso in piano

La metodologia di progettazione considererà se l'armatura primaria deve essere posta direttamente o indirettamente sul filtro/separatore. L'armatura può essere posta direttamente sui prodotti HPS-C, quindi non c'è bisogno di uno strato intermedio di pietra.

Processo di selezione dei filtri per geotessili

1. 2. Stabilire il peso dell'armatura primaria in base alle previsioni sull'altezza delle onde

2. 3. Stabilire il tipo e la permeabilità del suolo sottostante (vedi tabella per i dati tipici in assenza di dati specifici)

3. Selezionare provvisoriamente un grado HPS-C in base alla sua permeabilità, ad esempio se la permeabilità del terreno è di 10-5 m/s allora il grado deve avere una permeabilità di >10-4 m/s

4. Check the grade’s O90<d50 of the subsoil. This requirement is satisfied by most of the HPS-C range.

5. 5. Verificare che il grado selezionato sia in grado di resistere ai carichi di installazione senza perforazione.

For armour <100kg: Our standard HPS4 can normally be used.
For armour <1000kg: HPS5, with a bedding layer of stone, may be considered at the discretion of the engineer.
Per valutare i danni per armature >1000kg posizionate direttamente sul geotessile si prega di continuare a 5.1.

5.1 Scegliere un fattore di sicurezza (FOS) per i danni. Ad es. 3 per un fagotto di alluvione in cui le conseguenze di un guasto sono costose.

5.2 Stabilire il peso massimo della roccia che può essere a contatto con il geotessile. ad es. 4000 kg

5.3 Stimare l'altezza massima di caduta in funzione delle condizioni di lavoro in cantiere, ad es. 1,5 m

5.4 Calcolare il livello di energia di caduta massi (peso della roccia x altezza di caduta) utilizzando il documento allegato

Curve di design della goccia di roccia costiera

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5.5 Tracciare il FOC selezionato (5.1) e il livello di energia sul grafico dei danni all'impianto.

5.6 Verificare che il geotessile selezionato si trovi sopra o sopra il punto tracciato. In caso contrario, passare a un grado che lo sia e verificare che soddisfi ancora i requisiti di permeabilità.

5.7 Verificare che l'allungamento di progetto sia sufficiente a far funzionare i tessuti senza strappi. Il diametro della roccia è probabilmente di circa 1,5 m: supponendo una depressione della roccia nel sottosuolo fino ad un terzo della sua profondità, cioè 0,5 m, l'allungamento localizzato nel geotessile dovuto all'attrito superficiale tra il sottosuolo e i bordi ruvidi della roccia potrebbe essere fino al 20%. Per consentire un FOS=3, un allungamento minimo di trazione sarebbe quindi del 60%.

Specifiche

Una specifica ben scritta per un filtro/separatore è di fondamentale importanza, poiché ci sono molti tipi di geotessile disponibili con caratteristiche fisiche e qualità di produzione molto diverse. I test e la garanzia di qualità sono importanti per geotextiles come lo sono per gli altri materiali incorporati nelle opere.

Sono disponibili test di indice europei (EN) e internazionali (ISO) per permettere agli ingegneri di confrontare un geotessile con un altro: questi test e schemi di controllo della qualità devono essere referenziati nelle specifiche.

I test dovrebbero essere utilizzati per valutare l'idoneità del geotessile proposto per i lavori. Le procedure di controllo della qualità dei produttori dovrebbero essere rese disponibili.

Prima dell'installazione, il prodotto dovrebbe essere testato in un laboratorio accreditato ISO 17025 (UKAS nel Regno Unito) per garantire la conformità.

È disponibile per il download una specifica del modello, dove possono essere aggiunte le proprietà rilevanti in linea con i requisiti.