ジオグリッド

ジオグリッドは、土壌や類似の材料を補強するために使用されるジオシンセティック材料です。土壌は張力を受けると引き裂かれます。土壌と比較すると、ジオグリッドは張力に強いです。この事実により、ジオグリッドは、通常の場合よりも広い土壌領域に力を伝達できます。^{[引用が必要]}

ジオグリッドは、一般的にポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリマー材料で作られています。糸を織ったり編んだり、材料のストリップを熱溶接したり、材料のシートに規則的なパターンの穴を開けてグリッド状に伸ばしたりして作られることもあります。

比較的硬い高分子材料を引張延伸によって製造する方法^[2]の開発、つまり「冷間加工」によって、そのような材料を壁、急斜面、道路の基礎、基礎 土壌の土壌補強に使用できる可能性が浮上しました。ジオグリッドの主な機能は補強です。他の多くのジオシンセティックスと同様に、この分野は非常に活発で、今日のジオグリッド市場はさまざまな製品、材料、構成などで構成されています。すべてのジオグリッドの主な特徴は、隣接する縦リブと横リブの間の隙間 (「開口部」と呼ばれます) が、土壌がジオグリッドの片側から反対側に浸透できるほど大きいことです。一部のジオグリッドのリブは、ジオテキスタイルの繊維に比べて非常に硬いことがよくあります。後述するように、リブの強度だけでなく、接合部の強度も重要です。その理由は、アンカー固定時に、開口部内の土壌の貫通が横リブに作用し、接合部を介して縦リブに荷重が伝達されるからです。接合部は、もちろん縦リブと横リブが出会い、接続される場所です。接合部は「ノード」と呼ばれることもあります。

現在、ジオグリッドには 3 つのカテゴリがあります。最初のオリジナルのジオグリッド (ユニット型または均質型、またはより一般的には「パンチド アンド ドローイング ジオグリッド」と呼ばれる) は、英国のNetlon 社のFrank Brian Mercer 博士^[3]によって発明され、1982 年に Tensar Corporation によって北米に導入されました。1984 年の会議は、ジオグリッドをエンジニアリング設計コミュニティに導入するのに役立ちました^{[4] 。}イタリア の Tenax 社によって最初に開発された同様のタイプのドローイング ジオグリッドも入手可能であり、アジアの新しいメーカーの製品もあります。

2 番目のカテゴリのジオグリッドは、ポリエチレンでコーティングされたポリエステル繊維の束を補強材として使用した、より柔軟な織物のようなジオグリッドです。これらは、1980 年頃に英国の ICI Linear Composites LTD によって初めて開発されました。これが、織物織り機で製造されるポリエステル糸ジオグリッドの開発につながりました。このプロセスでは、何百もの連続繊維が集められて糸が形成され、大きな隙間がある縦方向と横方向のリブに織り込まれます。交差部分は編むか絡み合わせて結合され、その後、ユニット全体がコーティングによって保護されます。 通常のコーティング材料は、 ビチューメン、ラテックス、またはPVCです。このグループのジオシンセティックスは、さまざまな商標登録製品を持つ多くの企業によって製造されています。世界中でコーティング糸タイプのポリエステル ジオグリッドを製造している企業は、おそらく 25 社ほどあります。

3 番目のカテゴリのジオグリッドは、ポリエステルまたはポリプロピレンのロッドまたはストラップをレーザーまたは超音波で格子状のパターンに接合して作られています。現在、2 つのメーカーがこのようなジオグリッドを製造しています。

ジオグリッド部門は、新製品の製造だけでなく、設計エンジニアを支援する重要な技術情報の提供にも積極的に取り組んでいます。

通常、擁壁は鉄筋コンクリートで造られますが、不浸透性の表面が望ましくない場合は、盛土エリアを作るのが賢明な解決策です（ただし、ダム建設の場合は除きます）。鉄筋コンクリート擁壁の代わりにジオグリッド補強材で補強された地面を選択することも、生態学的バランスに貢献します。鉄筋コンクリート壁の表面には植物を植えることはできませんが、ジオグリッド補強材で補強された盛土エリアの表面には植物を植えることができます。^[5]

ジオグリッドは、発電や土壌安定化から浸食防止や道路改良まで、さまざまな土木プロジェクトで広く利用されています。土地建設に固有の課題に対処する上で、ジオグリッドは路盤開発のための自然でコスト効率の高いソリューションとして浮上しています。土木技術者は、開発する土地に応じてさまざまな要素を考慮する必要があります。ジオグリッドの一般的な用途は次のとおりです。

ジオグリッドは、過去 20 年間、舗装や道路建設に効果的に利用されてきました。その用途には、路盤改良、基層、路盤、表層の補強などがあります。ジオグリッドで舗装を補強すると、鉄道バラストの外向きの変位が阻止され、沈下が大幅に減少します。この補強は、路盤土壌複合材料のカリフォルニア ベアリング比 (CBR) を高めるため、粘土質の圧縮土壌で特に効果的です。より硬いジオグリッドは、加えられた荷重に素早く反応する傾向がある柔軟なジオグリッドと比較して、軟らかい路盤条件で優れた性能を発揮します。

擁壁用途では、ジオグリッドは埋め戻し材を安定させるために利用されます。土留め壁の安定性は摩擦角の影響を受け、ジオグリッドの性能はクリープと応力緩和特性の影響を受けます。作業応力がジオグリッドの強度の 40% を超えないようにすることが重要です。安定性を高めるには、高強度のジオグリッドを擁壁の中央に配置するか、ジオグリッド補強の間隔を狭くする必要があります。この補強は、特に限界埋め戻しを扱う場合に、壁の支持力とエネルギー吸収能力を高めるのに役立ちます。

ジオグリッドは基礎工事に欠かせないもので、特に軟弱地盤の場合には補強材として必要な剛性と安定性を提供します。基礎工事では、単軸と二軸の両方のジオグリッドが一般的に使用されています。ジオグリッドの安定性向上効果は、骨材との連結能力に大きく依存します。研究によると、円形の剛性基礎の支持力は、ジオグリッド補強材を使用することで大幅に向上し、特に多層構造を採用した場合に顕著です。

ジオグリッドは、斜面の変形と全体的な安定性に影響を与えることで、斜面の安定性を高める上で重要な役割を果たします。研究によると、ジオグリッド補強を追加すると、斜面内の特定の場所での荷重沈下挙動と支持力が向上することが示されています。斜面におけるジオグリッドの有効性は、長さ、端の距離、粒子のサイズなどの要因によって決まります。ジオグリッドが長くなるとコストが増加する可能性がありますが、荷重条件下での変位が減少することで土盛り土の安全係数も向上します。

構造用途では、ジオグリッドは追加の補強材およびせん断補強材として機能し、コンクリート部​​品の耐荷重能力を大幅に向上させます。ポリプロピレンやスチールなどの繊維をジオグリッドと組み合わせて使用​​すると、滑り、せん断、接着強度が低減され、強度とエネルギー吸収が向上します。ジオグリッドは薄いコンクリート層やプレハブ構造物に特に効果的で、化学物質、腐食、温度変化に対する耐性を提供します。構造要素に組み込むと、全体的な性能と耐久性が向上します。^[6]