An investigation about in use properties of polypropylene fibers used in geotexiles by different methods

Abstract

Jeotekstiller, sahip oldukları birçok avantaj ile inşaat sahaları ve tarım alanları gibi kompleks uygulamalarda giderek daha fazla önem kazanan teknik tekstil malzemeleridir. Uygulama alanlarında maruz kaldıkları çeşitli yükler nedeni ile jeotekstillerin mekanik davranışlarıæ tasarım, üretim ve projelendirme işlemlerinde bilinmesi gereken bir parametredir. Bu çalışmada, stapel polipropilen liflerinden iğneleme yöntemi ile üretilmiş dokusuz yüzey jeotekstil kumaşların mekanik davranışlarını hammadde ve ürün parametrelerini kullanarak önceden belirlemek için teorik bir model oluşturulmuştur. Bu amaçla öncelikle jeotekstil numunelerinde kullanılan polipropilen liflerinin ve dokusuz yüzey kumaşların özellikleri standart test metodlarıyla analiz edilmiştir. Daha sonra jeotekstil kumaşlar için tabakalı kompozit yapılardakine benzer teorik bir yaklaşım yapılmış ve geniş enli çekme testini dikkate alan uygun bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu teorik modelin çözümlenmesinde polipropilen liflerinin ve referans kumaşların gerilme-uzama oranı eğrileri ve mühendislik sabitlerini dikkate alan iki yaklaşım yapılmıştır. Her iki yaklaşımda da malzemelerin nonlineer davranışları da dikkate alınmıştır. Deneysel veriler ve teorik yaklaşımlar kullanılarak, sonlu elemanlar paket programı ANSYS ile kumaşlarda teorik gerilme analizleri yapılmıştır. Teorik ve deneysel bulguların karşılaştırılması sonucu, her iki teorik yaklaşımın da geniş enli çekme testinde kumaşlarda oluşan gerilme değerleri ve dağılımları açısından uyumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Ancak her iki yaklaşımda da teorik olarak hesaplanan uzama değerleri ile deneysel olarak ölçülen uzama değerleri arasındaki fark yüksek bulunmuştur. Bununla birlikte teorik uzama değerleri, referans kumaş yaklaşımında tek lif yaklaşımına göre daha yüksek ve gerçek kumaş değerlerine kısmen daha yakın hesaplanabilmiştir. Bu bilgiler ışığındaæ teorik modelin, jeotekstil üretiminde hammadde ve ürün tipi seçimini kolaylaştırarak üreticilere tasarım ile üretim aşamalarında zaman ve maliyet açısından avantaj sağlayacağı düşünülmektedir. Geotextiles, which are the members of technical textiles, are gaining more and more importance in complex applications such as construction sites and agricultural areas by virtue of their many advantages. Geotextiles are exposed to various loads in their application areas so that the knowledge of their mechanical behaviours is a required parameter in the design and production processes and in projects. In this study, a theorical model was constructed by using the raw material and product parameters to predict the mechanical properties of needle punched nonwoven geotextiles, which were produced from staple polypropylene fibers. For this purpose, at first the properties of polypropylene fibers and nonwoven fabrics were analyzed with standard test methods. Then a theoretical model was constructed using theory of layered composite materials and finite element method considering wide-width tensile test of geotextiles. In the analysis of model, two approaches were assumed in consideration with the stress-strain curves of polypropylene fibers and reference fabrics respectively. The nonlinear behaviour of material was taking into account in both of the approaches. Stress analysis of fabrics were performed in commercial finite element programme ANSYS by using experimental and theoretical data. The comparison of theoretical and experimental results indicated that, meaningful stress data can be obtained from the stress distribution of computed models for both of the approaches. However, it was found that the difference between computed and measured elongation was high. The computed elongation values of reference fabric approach were higher then the single-fiber approach values and close to the measured elongation values to some extent. Consequently it can be said that, the model can be used as a tool to ease the selection of raw material and product type, and thus it will provide advantage to the manufacturers in terms of cost and duration of design and production processes