Modelling the effect of in-soil temperature and relative humidity on performance of PET strap soil reinforcement products

Autor: Moncada Ramírez, Aníbal Andrés
Přispěvatelé: Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Olivella Pastallé, Sebastià, Puig Damians, Ivan
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Popis: Els materials de reforç de polièster (PET) ara s'utilitzen de manera rutinària com a reforç del sòl per a les parets de terra estabilitzada mecànicament. L'important paper de la temperatura i la humitat relativa en la degradació química de les fibres de PET a causa de la hidròlisi està ben documentat en la literatura. Es pot esperar que la força i la rigidesa de les fibres del polièster disminueixin amb l'augment de la temperatura i en presència d'humitat. Això té implicacions pràctiques per a la selecció del factor parcial per a la degradació química i la deformació a llarg termini que s'utilitza en el disseny de l'estat de límit d'estabilitat intern en les parets de la MSE. El nucli multifilament PET de les corretges està protegit contra el dany d'instal·lació i la humitat per una beina de polietilè. Aquest estudi presenta els resultats d'anàlisis utilitzant simulacions numèriques que es van dur a terme per estimar, en primer lloc, la temperatura i la humitat relativa canvien en el sòl respecte a les diferents propietats terrestres i les condicions de frontera atmosfèrica, i en segon lloc, els canvis de força i rigidesa temporal en les corretges simulades de PET enterrats col·locades en diferents ambients del sòl, mentre que sotmeses a diferents càrregues tensives i temperatures. Encara que no hi ha cap mesura disponible en el lloc, els resultats modelats es comparen i es troben consistents amb la investigació anterior similar sobre les distribucions de temperatura en el sòl. Finalment, es presenta un primer acostament a un termohidromecànic totalment acoblat (THM). El comportament de creep està adequadament modelat amb tires de PET simples simulades però no en el model complet de la paret MSE. Los materiales de refuerzo de fibras de poliéster (PET) se utilizan actualmente de forma rutinaria como refuerzo del suelo para los muros de tierra mecánicamente estabilizada (MSE por sus siglas en ingles). El rol de la temperatura y la humedad relativa en la degradación química de las fibras PET debido a la hidrólisis está bien documentado en la literatura. Es de esperar que la rigidez y resistencia de las fibras de poliéster disminuyan con el aumento de la temperatura y en presencia de humedad. Esto tiene implicaciones prácticas para la selección de los factores parciales de degradación química y deformación a largo plazo que se utiliza en el diseño del estado límite de estabilidad interna en los muros MSE. El núcleo de multifilamentos de PET de las correas está protegido contra los daños de la instalación y la humedad por una funda de polietileno. El presente estudio detalla los resultados de los análisis realizados mediante simulaciones numéricas para estimar, en primer lugar, los cambios de temperatura y humedad relativa en el suelo en relación con diferentes propiedades del terreno y condiciones atmosféricas impuestas, y, en segundo lugar, los cambios a lo largo del tiempo en resistencia y rigidez en refuerzos tipo PET simulando diferentes entornos de suelo mientras se someten a variados estados de cargas y temperaturas. Aun cuando no se dispone de mediciones de campo, los resultados modelados son comparados y se encuentran concordantes con investigaciones anteriores con respecto a la distribución de temperaturas en el terreno. Por último, se presenta una primera aproximación a un sistema termo-hidro-mecánico (THM) totalmente acoplado. El comportamiento de fluencia a largo plazo de refuerzos PET es modelado de forma adecuada para elementos individuales, no así dentro del modelo completo del muro MSE Polyester (PET) strap reinforcement materials are now used routinely as soil reinforcement for mechanically stabilized earth (MSE) walls. The important role of temperature and relative humidity on the chemical degradation of PET fibres due to hydrolysis is well documented in the literature. Strength and stiffness of the polyester fibres can be expected to decrease with increasing temperature and in the presence of moisture. This has practical implications for the selection of the partial factor for chemical degradation and long-term deformation that is used in internal stability limit state design in MSE walls. The PET multi-filament core of the straps is protected against installation damage and moisture by a polyethylene sheath. This study presents the results of analyses using numerical simulations that were carried out to estimate, first, the temperature and relative humidity changes in-soil regarding different ground properties and atmospheric boundary conditions, and second, the temporal strength and stiffness changes in simulated buried PET straps placed in different soil environments while subjected to different tensile loads and temperatures. Though no in site measurements are available, modelled results are compared and found consistent with similar previous research regarding in-soil temperature distributions. Finally, a first approach at a fully coupled thermo-hydro-mechanical (THM) is presented. Creep behaviour is adequately modeled withing single simulated PET straps but not on the full MSE wall model.
Databáze: OpenAIRE
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