Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr ) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα συσχέτισης των τιμών του δείκτη προστασίας κατά ΕΝ 13719 με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων τόσο για σειρές γεωυφασμάτων από έναν κατασκευαστή όσο και για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής y= Alnx+B, επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Συσχετίσεις τόσο με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας όσο και με τις μηχανικές ιδιότητες που ποιοτικά κυμαίνονται από πολύ καλές (γεωυφάσματα Geofabrics) έως ανύπαρκτες (γεωυφάσματα Synthetic Ind.). Συσχετίσεις του δείκτη προστασίας με το πάχος ή το ειδικό βάρος των γεωυφασμάτων είναι κατώτερες ποιοτικά της συσχέτισης με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας. / This dissertation is a laboratorial investigation on the application of standard EN 13719. The purpose of this standard is to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles, in order to avoid the failure due to mechanic stress. The tests (in laboratory) were conducted after designing and constructing a suitable device and a system of measurement for deformations according to the standard EN 13719 provisions. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were checked in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more obvious for the smallest stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratorial device was examined and the influence of reduced test duration ( from 100 hr to 25 hr ) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer and for all specimens. During the tests, the total compression of the materials in the laboratorial device under constant stress ( second stage ) was most probably due to all the materials except the geotextile. The geotextile perhaps had expended its compressibility at the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were filled by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index calculated for 100 hr varied from that for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index increased as the physical and mechanical properties increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good ( geotextiles Geofabrics) to nonexistent ( geotextiles Synthetic Ind.). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area.

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/ m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα αντικατάστασης της προτεινόμενης από το πρότυπο διαδικασίας με άλλη απλούστερη και ταχύτερη στην εκτέλεσή της. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη, εκτελέστηκαν αντίστοιχες δοκιμές και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από δοκιμές που εκτελούνται εφαρμόζοντας το πρότυπο ΕΝ 13719. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής , επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Η συσχέτιση του δείκτη προστασίας με φυσικές ή/και μηχανικές ιδιότητες μπορεί, ποιοτικά, να είναι από πολύ καλή έως και αδύνατη. Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προέκυψαν από δοκιμές που εκτελέστηκαν με απλοποιημένη διάταξη και διαδικασίες (μηδενικός χρόνος διατήρησης σταθερού φορτίου, μια στρώση σφαιρών, διπλάσια ονομαστική τάση) διαφέρουν από 1% έως 24%, με μέσο όρο 10%, από τις τιμές που υπολογίζονται κατά ΕΝ 13719. Κατά συνέπεια, ενισχύεται η άποψη ότι η πρότυπη δοκιμή μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ικανοποιητικά με χρήση απλούστερης εργαστηριακής διάταξης πετυχαίνοντας σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για την εκτέλεσή της. / This dissertation is a laboratory investigation of the application of Standard EN 13719 which has been established in order to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles against failure due to external mechanical loads. For the purposes of this investigation, a suitable device and a system for deformation measurement were designed and conducted according to the provisions of standard EN 13719. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were tested in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 x103 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more pronounced for the smallest applied stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratory device was examined and the influence of reduced test duration (from 100 hr to 25 hr) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer as well as for all samples tested. During the tests, the observed total compression of the materials in the laboratory device under constant stress (second stage) was most probably due to the rest of the materials and not to the geotextile itself. The geotextile is expected to have had expended its compressibility during the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were fitted by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index values calculated for a test duration of 100 hr varied from those measured for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index values increased as the physical and mechanical properties values increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good (Geofabrics geotextiles) to nonexistent (Synthetic Ind. geotextiles). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area. The protection index values obtained from tests conducted with a simplified laboratory divice and simplified procedures (no time allowed for constant load, one layer of spheres, double values for applied stress) differed by 1% to 24%, with an average of 10%, from the protection index values obtained according to EN 13719. Accordingly, there are strong indications that the standard procedures can be adequately simulated using simpler laboratory device and procedures and reducing significantly the required testing time.