La modellazione dimostra i vantaggi della geogriglia

Apr 05, 2024

La modellazione migliorata della geogriglia da utilizzare con il software di progettazione delle pavimentazioni di MnDOT, MnPAVE Flex, consentirà ai progettisti di pavimentazioni di simulare test sul campo di rigidità e resilienza delle pavimentazioni su basi con e senza geogriglia. MnDOT sta utilizzando i risultati della modellazione di un recente studio per sviluppare un input di progettazione che quantifichi il vantaggio della geogriglia in termini di durata di servizio della pavimentazione e spessore dell'aggregato.

“Questo studio innovativo sarà particolarmente utile per i progetti in aree con sottofondo scadente. Abbiamo lavorato a stretto contatto con il produttore della geogriglia per sviluppare codici che simulano accuratamente il comportamento della geogriglia in una pavimentazione”, ha affermato Bruce Tanquist, Pavement Computer Applications Engineer, MnDOT Office of Pavement Design.

Molte autostrade nel Minnesota sono costruite su sottofondi morbidi. Questi sottofondi deboli riducono la durata della pavimentazione stradale. In passato, legname e cemento sono stati utilizzati per irrigidire le fondazioni delle pavimentazioni con risultati alterni. Tuttavia, negli ultimi 20 anni, le geogriglie hanno dimostrato di essere un metodo vantaggioso ed economicamente vantaggioso per irrigidire la struttura della pavimentazione esistente.

La geogriglia è una rete polimerica rigida con aperture che si incastrano con l'aggregato nella base. Il materiale viene posizionato all'interno della base aggregata nuova o rigenerata, solitamente a due terzi della distanza dalla parte superiore della base. Dopo aver posizionato l'aggregato rimanente, la strada viene pavimentata con asfalto o cemento.

La geogriglia aumenta la rigidità dello strato di base dell'aggregato bloccando l'aggregato in posizione per una migliore resilienza. Sebbene il vantaggio della geogriglia sia stato osservato in passato, non è stato quantificato ai fini della progettazione della pavimentazione e i progettisti non sono stati in grado di includere le proprietà nei loro calcoli durante la progettazione di una pavimentazione. La geogriglia veniva talvolta vista come una spesa aggiuntiva senza alcun beneficio calcolato.

Uno studio del 2016 è stato inoltre incaricato di quantificare i vantaggi della geogriglia nella progettazione meccanicistica, ma i risultati dei test di deflessione sono stati inconcludenti e non hanno supportato un fattore di progettazione affidabile per l’uso della geogriglia su base aggregata.

I progettisti della pavimentazione MnDOT hanno richiesto un modello per mostrare come l'utilizzo della geogriglia nella base della carreggiata abbia influenzato la vita della pavimentazione. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo software per valutare il comportamento della geogriglia in diverse permutazioni di progettazione e per quantificarne il vantaggio in termini di prestazioni della pavimentazione utilizzando il software di progettazione della pavimentazione di MnDOT, MnPAVE Flex.

Il software aggiornato è stato utilizzato per espandere la capacità di modellazione della geogriglia e testare basi modellate non rinforzate e rinforzate con geogriglia. La ricerca è iniziata identificando i parametri della geogriglia utili nella modellazione e come input per MnPAVE. I ricercatori hanno collaborato con un produttore di geogriglie per specificare e codificare le caratteristiche fisiche e le proprietà della geogriglia triassiale (con aperture di forma triangolare) utilizzata sul campo per la modellazione.

I ricercatori hanno poi lavorato a stretto contatto con uno sviluppatore di software per perfezionare le capacità di modellazione, espandendo il lavoro precedente incentrato sulla geogriglia biassiale (con aperture di forma rettangolare) per includere la geogriglia triassiale e per modellare il comportamento delle geogriglie in parametri variabili per geogriglia e aggregato.

I modelli di geogriglia e aggregato sono stati ampiamente testati, regolando le caratteristiche della geogriglia e dell'aggregato e simulando i test del penetrometro a cono dinamico (DCP) e del deflettometro leggero (LWD). I ricercatori hanno raccolto risultati di modellazione numerica sulle prestazioni della geogriglia e degli aggregati da utilizzare con il software di progettazione MnPAVE e per sviluppare fattori di progettazione che quantificano l'impatto della geogriglia sulle prestazioni della pavimentazione.

I test sul campo della ricerca precedente non erano sufficientemente dettagliati perché non includevano la struttura specifica della pavimentazione e le condizioni del sottofondo al di sotto di ciascuna posizione sottoposta a test di deflessione. Inoltre, i test di laboratorio, che hanno valutato le geogriglie testandone il comportamento all’interno di cilindri da 6 pollici per 12 pollici, non erano ben correlati con le dimensioni e le forme delle installazioni di geogriglie sul campo.

Una modellazione efficace aiuta a quantificare i vantaggi delle geogriglie. La modellizzazione sviluppata in questa ricerca ha effettivamente iniziato a colmare il divario tra l'esame sul campo e quello in laboratorio testando le forze in modelli di 1 piede quadrato con spessori degli aggregati da 4 a 12 pollici, che è più appropriato per stimare il comportamento della geogriglia e degli aggregati sul campo .