ผลกระทบของอัตราส่วนปกคลุมและระยะระหว่างชั้นของตาข่ายเสริมกำลังแบบสองทิศทางที่มีต่อกำลังอัดของทรายเสริมกำลัง

Abstract

การออกแบบโครงสร้างดินเสริมกำลังด้วยตาข่ายเสริมกำลังในปัจจุบัน ใช้ค่ากำลังรับแรงดึงสูงสุด (T) แต่เพียงเท่านั้นสำหรับการวิเคราะห์เสถียรภาพ แต่กระนั้นดินเสริมกำลังด้วยตาข่ายเสริมกำลังที่มีค่ Tult เหมือนกัน แต่มีค่าอัตราส่วนปกคลุม (CR) ที่ไม่เท่ากันอาจมีความแข็งแรงที่แตกต่างกันเป็นอันมาก งานวิจัยนี้ได้ผลิตต้นแบบตาข่ายเสริมกำลังแบบสองทิศทางที่มีค่า CR ที่แตกต่างกันแต่มีค่า Tult ใกล้เคียงกันด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ โดยใช้โพลีเอทีลีน เทแรป-ทาเลต ไกลโคไมดิฟิเคชั่น (PETG)เป็นวัสดุต้นกำเนิด ในการผลิตได้วางเส้นโครงของตาข่ายเสริมกำลังให้มีระยะห่างแตกต่างกันเพื่อให้ได้ค่า CR ที่แตกต่างกัน 4 ค่า กล่าวคือ ร้อยละ 14, 25, 50 และ 100 ในการนี้ได้ควบคุมความกว้างของเส้นโครงแต่ละเส้นให้มีค่าเท่ากันแต่แปรผันความหนา เพื่อให้ต้นแบบตาข่ายเสริมกำลังที่มีค่า CR แตกต่างกันมีค่า Tult ใกล้เคียงกัน จากนั้นจึงทำการทดสอบแรงอัดสามแกนกับตัวอย่างทรายแห้งที่ไม่เสริมกำลังและเสริมกำลังด้วยต้นแบบตาข่ายเสริมกำลังที่มีค่า CR เหมือนกันจำนวน 3 ชั้นหรือ 6 ชั้น ผลจากงานวิจัยนี้พบว่า 1. ค่าอัตราส่วนความเค้นสูงสุด (Rp-al) ของตัวอย่างทรายที่เสริมกำลังด้วยตาข่ายเสริมกำลังจำนวน 3 ชั้นถูกควบคุมด้วยการวิบัติในส่วนของทรายแต่ค่า Rpcak สำหรับกรณีเสริมกำลังจำนวน 6 ชั้นถูกควบคุมด้วยการฉีกขาดของตาข่ายเสริมกำลัง 2. การเพิ่มจำนวนชั้นการเสริมกำลังส่งผลให้ค่า Rpcak สูงขึ้นเป็นอันมาก 3.ค่า Rpcak มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นมื่อ CR มีค่ามากขึ้นจนกระทั่งถึงจุดที่มีความเหมาะสมที่สุด เมื่อเลยจุดนี้ไปแล้วค่า Rpcak จะลดลงกับค่า CR ที่มากขึ้น ทั้งนี้พฤติกรรมนี้ยังขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นการเสริมกำลังอีกด้วย นอกจากนี้ งานวิจัยนี้ได้ประยุกต์ใช้สมการการทำนายค่ากำลังอัดของดินเสริมกำลังจากงานวิจัยในอดีตมาใช้ทำนายค่า Rpcak ที่ได้จากการทดลองแรงอัดสามแกน ผลการทำนายพบว่า สามารถทำนายค่า Rpcak ได้อย่างถูกต้องเมื่อเลือกใช้ค่ามุมเสียดทานภายใน ของทรายได้อย่างเหมาะสม

In the current design method of a geogrid-reinforced soil structure, only the tensile strength (Tult) is taken into account for stability analysis. In fact, the geogrid is also characterised by covering ratio (CR) (i.e., the ratio of the area covered by geogrid on a plane to the area of that plane). A soil structure reinforced with the geogrids having the same Tult but different CRs would behave differently. In the present study, various prototype biaxial geogrids having different CRs were produced by a 3D printer. The source material was Polyethylene Terephthalate with a Glycol modification (PETG). The strands were arranged in four different patterns such that four different CR values, i.e., 14%, 25%, 50%, and 100%, were achieved. In so doing, the width of each strand was kept constant, while the thickness of each strand was varied so that the geogrids with different CR values had similar rupture tensile strength. A series of triaxial compression tests were performed on uniform air-dried sand specimens, either unreinforced or reinforced with three or six layers of geogrid having the same CR value. The followings were found: i) the peak stress ratio (Rpeak) of sand specimens reinforced with three geogrid layers were controlled by failure of backfill without tensile rupture of reinforcement, while the Rpeak of sand specimens reinforced with six geogrid layers by tensile rupture of reinforcement; ii) increasing in the number of geogrid layers increases the Rpeak; and iii) Rpeak generally increases with an increase in CR until the optimum value, depending on the number of layer, beyond which Rpeak decreases with an increase in CR. An approximate isotropic perfectly plastic solution was used to predict the Rpeak. It was found that Rpeak is well predicted if relevant equivalent angle of friction is used.