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Geogrids, which are installed to prevent sliding failure on long and steep slopes, have to be safely anchored. The design and calculation of the anchorage is based on simple design rules. Basically, it is assumed that the pull-out resistance is proportional to the soil shear strength, the vertical load and the anchoring length and that the soil-reinforcement coefficient of proportionality as determined in pull-out tests is typically in the range between 0.5 and 1. Based on an extended version of a model for the soil-geogrid interaction, which was described by Ziegler and Timmers (2004) and Sieira et al. (2009), the physical assumptions and limitations of these rules are discussed. For those geogrids, for which the passive thrust mobilization of earth pressure by the displacement of the transversal or bearing force grid elements substantially contributes to the pull-out resistance, the mechanical strength of the junction between longitudinal and transversal elements is of crucial importance. The relation between mechanical properties of the junction, the flexibility of the longitudinal grid elements, the surface friction and the finally achieved pull-out resistance is exemplarily shown by a model calculation. It is included, that due to aging and creep the short-term junction strength may be significantly lower than the long-term strength. There is a certain critical pull-out resistance and an associated critical anchorage length. Both are determined by the strength of the junction embedded into the soil and are independent from the actually installed anchorage length. For a safe design it is not allowed to go beyond that limit. This requirement restricts the range of application of the common design rules. It follows that not only the long-term strength of the longitudinal elements has to be considered and quantified by reduction factors but also the long-term strength of junctions. These limitations have to be observed to achieve a safe design of the anchorage. Preliminary design rules are discussed.
The German landfill ordinance includes a certification requirement for geosynthetics used in landfill liner and capping systems. The certification guidelines describe the basis for the design of geosynthetics used in landfill construction. According to the rules which are usually applied, the thickness of the filter geotextile has to be at least 30 times the characteristic opening size O90. Filter geotextiles which are often used in geocomposite drains have a mass per area of 200 g/m² and do not fulfill this requirement.
In this paper modified filter criteria for geosynthetics are presented with a particular focus on These geotextile filters in geocomposite drains.
Data from four samples of commercially available PET geogrids (made either of yarns or bars), which were measured by BAM or other institute, are analyzed to discuss the procedure and problems of determining the chemical reduction factor RFCH associated with a certain service life. Estimates from Arrhenius extrapolation usually have very large statistical errors. The level of confidence must therefore be specified. A reliable estimate requires data from immersion tests below the glass transition temperature of PET. To extrapolate the time of reductions for each reduction factor at such low temperatures, one has to know the functional form of the mechanical degradation curve. It is shown how the degradation curve of the tensile strength may be obtained by determining the relation between increase in concentration of carboxyl end group (CEG) and decrease in tensile strength. Therefore, experimental studies to determine the chemical reduction factor should be accompanied by the measurements of the CEG concentration and the intrinsic viscosity. Furthermore, such measurements allow a non-ambiguous determination of the molecular mass. Hydrolytic molecular degradation will proceed continuously even at 20 °C with half-life of the inverse of the CEG concentration of 40–100 y. Nevertheless, small chemical reduction factors at a lifetime of 100 y are obtained with high level of confidence for materials with low initial CEG concentration and high molecular mass. This is shown by pooling data from samples with comparable CEG concentration, molecular mass and above all comparable intrinsic relation between increase in CEG concentration and decrease in strength. Therefore, the recommendation of ISO TR 20432, Table 2, for chemical reduction factors seems to be applicable to PET geogrids with index properties well below the one specified by the technical report. Whether these index properties are actually a sufficient condition to have small chemical reduction factors even at a very long service life is still an open question. The determination of chemical reduction factor should be based on aging experiments, at least for products with index properties close to the limiting values for the following reasons. (1) Even so standards are available, results of different laboratories on absolute values of CEG concentration and number averaged molecular mass differ to a certain extent. (2) Other factors, like crystallization, affect the mechanical degradation significantly. (3) There is no universally applicable form of the mechanical degradation curve.
The German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) has established a testing guideline to assess the suitability of geosynthetic or geocomposite drain (GCD) elements for final landfill cover systems. In an earlier paper the uniform procedure according to the BAM guideline for determining long-term water flow capacity was described, and the structural stability of drain cores under creep was investigated. The extrapolation of creep curves is permissible only when it can be shown, over the extrapolated period (at least 100 years), that oxidative aging does not invoke any relevant changes in the polyolefin material. This can be shown by measuring antioxidant depletion and mechanical degradation of the drain cores and filter/protection geotextiles in oven aging and water immersion tests. In this paper the results of such aging studies on three different GCD products are reported. Degradation of the tensile strength of HALS-stabilized polypropylene needle-punched nonwoven geotextiles (PP NWGTs) starts right from the beginning of the oven aging. This has to be taken into account for lifetime predictions based on residual tensile strength. The rate of oxidative degradation of NWGTs decreases significantly with increasing mass per area. Therefore the expected service life sets a limit on acceptable geotextile grammage. Antioxidant depletion in the drain cores, which are made of relatively thick PP strands or HDPE ribs, is about an order of magnitude slower than in filter and protection NWGTs, which are made of thin fibers. Service life values in excess of 100 years may be obtained for the products when the geotextiles and drain cores are properly stabilized and designed.
Der Fachbeirat beschloss im vergangenen Jahr Zulassungsrichtlinien für Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Kunststoff-Dränelemente und Geotextilien zum Filtern und Trennen und eine Richtlinie über Anforderungen an Verlegefachbetriebe, die von seinen Arbeitsgruppen vorbereitet worden waren, und nunmehr die Grundlage für die Zulassungstätigkeit bilden. In diesem Beitrag wird im Anschluss an die Ausführungen auf der letzten Fachtagung kurz über wesentliche Anforderungen und Zulassungsvoraussetzungen berichtet. Noch nicht verabschiedet sind die Richtlinien für Dichtungskontrollsysteme und Bewehrungsgitter aus Kunststoff. Auf den Diskussionsstand bei den Anforderungen an die Bewehrungsgitter wird etwas ausführlicher eingegangen, da sich neben den materialtechnischen auch bemessungstechnische Probleme ergeben.
Bewehrungsgitter aus Kunststoff, die zum Schutz vor hangparallelem Gleiten auf langen und steilen Böschungen eingebaut werden, müssen sicher verankert werden. Für den Entwurf und die Berechnung der Verankerung sind bestimmte Regeln gebräuchlich. An Hand von Modellen für die Wechselwirkung zwischen Füllboden und Bewehrungsgitter wird diskutiert, welche physikalischen Annahmen und Vereinfachungen in diese Bemessungsregeln eingehen. Dabei wird gezeigt, dass das bisher benutzte Bemessungskonzept ohne Einschränkung nur auf eine spezielle Klasse von Bewehrungsgittern anwendbar ist, deren Herausziehwiderstand überwiegend von Effekten der 'Oberflächenreibung' zwischen Bodenpartikeln und Längselementen des Gitters bedingt ist ('Reibungsgitter'). Für die Bemessung muss hier der Verbundbeiwert dieser reinen Oberflächenreibung verwendet werden. Bei Bewehrungsgittern, wo ein Erddruck, der sich vor den Querelementen des Gitters aufbaut, maßgeblich zum Herausziehwiderstand beiträgt, ist die Festigkeit der Verbindungsstellen zwischen Längs- und Querelementen von entscheidender Bedeutung für eine sichere Verankerung ('Erddruckgitter'). Die Zusammenhänge zwischen mechanischem Verhalten der Verbindungsstellen, Dehnbarkeit der Längselemente, Oberflächenreibung und maximaler Herausziehkraft werden beispielhaft aufgezeigt. Die Festlegung eines Bemessungswiderstands der Verbindungsstellen, der grundsätzlich nicht überschritten werden darf, erfordert eine Modifikation des Bemessungskonzepts. Zwei Fälle können unterschieden werden: Bei Böden mit hinreichend geringer innerer Reibung und geringer Auflast, wo der maximal mobilisierbare Erdwiderstand die zulässige Festigkeit der Verbindungsstelle nicht übersteigen kann, können die Bemessungsregeln noch angewendet werden. In allen anderen Fällen nicht mehr: Der Bemessungswiderstand der Verbindungsstelle setzt nämlich der möglichen aktivierbaren Verankerungslänge eine obere Grenze. Es können dann auch nur Zugkräfte bis zu einer bestimmten Stärke verankert werden, völlig unabhängig davon, wie groß die Zugfestigkeit des Bewehrungsgitters ist. Nur bei Beachtung dieser Grenzen ist eine langfristig sichere Verankerung möglich.
Long-term water flow capacity of geosynthetic drains and structural stability of their drain cores
(2008)
Richtlinie für die Zulassung von Geotextilien zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen
(2010)
Die neue Deponieverordnung fordert Zulassungen für Geokunststoffe, die in Deponiedichtungssystemen eingesetzt werden. Diese gesetzliche Vorgabe führt dazu, dass in nationalen Regelwerken und Empfehlungen neue Vorgehensweisen verankert werden müssen. Zulassungsstelle ist die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Zuständig für die entsprechenden GDA Empfehlungen ist die UAG-Ak 5.1-6.1. Der Beitrag zeigt die Neuerungen, aber auch die Ausnahmeregelungen. Auf der Grundlage der Deponieverordnung hat die BAM einen Fachbeirat zusammengerufen, der verschiedene Arbeitsgruppen eingerichtet hat, um Zulassungsrichtlinie für Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Geotextilien zum Filtern und Trennen sowie Bewehrungsgitter aus Kunststoff zu erarbeiten oder zu aktualisieren. Die Zulassungsanforderungen lehnen sich wiederum eng an GDA- und EAG-Empfehlungen an. In dem Beitrag wird der Stand der Fachdiskussion in den Arbeitsgruppen erläutert.