Quantificazione dell'effetto delle geogriglie negli strati di fondazione della pavimentazione in asfalto

Jul 15, 2023

La geogriglia inserita tra gli strati di pavimentazione in asfalto durante la costruzione può aumentare la resistenza e la durata della strada finita. Per aiutare gli ingegneri a decidere se utilizzare le geogriglie nei progetti di costruzione stradale, i ricercatori hanno calcolato quanta resistenza e durabilità il materiale della geogriglia può aggiungere a una pavimentazione in asfalto e hanno integrato i risultati nel software di progettazione di MnDOT.

I terreni soffici possono presentare una serie di sfide per progettisti e costruttori stradali. Quando le strade vengono costruite senza un sottofondo sufficientemente robusto, i carichi del traffico e altri fattori di stress possono causare la rottura dell’asfalto o delle pavimentazioni flessibili e mostrare un disagio prematuro. Tuttavia, creare questa base solida può significare scavare più in profondità e sostituire il terreno soffice con aggregati, il che aggiunge tempo e costi al progetto.

“L’aggregato è costoso e scarseggia. Questo progetto ha dimostrato come le geogriglie possano essere utilizzate per ridurre la necessità di aggregati nella costruzione stradale per risparmiare tempo e denaro, aumentando al tempo stesso le prestazioni a lungo termine delle pavimentazioni”, ha affermato Vernon Schaefer, professore del Dipartimento di Civile, Edilizia e Ambiente dell’Iowa State University. Ingegneria.

Per decenni, le geogriglie hanno offerto una soluzione in Minnesota. Quando posizionato tra gli strati della pavimentazione durante la costruzione, questo materiale sintetico stabilizza la base dell'aggregato e crea un effetto racchette da neve su terreni morbidi, distribuendo il carico su un'area più ampia. L'uso delle geogriglie aggiunge rinforzo strutturale e prolunga la vita delle pavimentazioni in asfalto.

Nel 2015 MnDOT ha pubblicato una guida sulla capacità strutturale delle geogriglie, indicando che uno strato di geogriglia offre lo stesso potere di rinforzo di 2 pollici di materiale di base aggregato tipicamente utilizzato nello stato. Da quel momento, i progressi tecnologici suggeriscono che il materiale potrebbe essere più resistente e in grado di spostare più aggregati di quanto si pensasse in precedenza.

Attraverso test sul campo e in laboratorio, la ricerca ha cercato di valutare i vantaggi a breve e lungo termine dell'utilizzo delle geogriglie nelle pavimentazioni in asfalto, nonché di identificare dove negli strati della pavimentazione le geogriglie dovrebbero essere posizionate per ottenere il massimo effetto. Un ulteriore obiettivo era sviluppare un modulo per MnPAVE, il programma informatico di progettazione flessibile delle pavimentazioni di MnDOT, che avrebbe consentito agli ingegneri di tutto lo stato di incorporare facilmente le geogriglie nelle pavimentazioni progettate secondo le specifiche MnDOT. Con una comprensione più accurata di ciò che le geogriglie possono fare e di dove e quando offrono i maggiori vantaggi, gli ingegneri delle agenzie di trasporto locali saranno meglio attrezzati per progettare una soluzione di pavimentazione efficace per le circostanze e il budget individuali dei loro progetti.

I ricercatori hanno iniziato esaminando la letteratura pubblicata che documentava le capacità di rinforzo delle geogriglie.

Successivamente, in collaborazione con una società di ingegneria geotecnica, i ricercatori hanno condotto una serie di test di laboratorio per indagare in che modo le geogriglie influenzano le prestazioni della pavimentazione in un ambiente controllato. Utilizzando quattro tipi di materiale geogriglia brevettato: biassiale per carichi leggeri e pesanti (a schema quadrato) e triassiale per carichi leggeri e pesanti (a schema triangolare), i test hanno simulato i carichi dei veicoli con attrezzature personalizzate e all'avanguardia .

Successivamente, i team hanno collaborato per valutare gli stessi materiali della geogriglia in condizioni realistiche. Costruendo 10 sezioni della carreggiata, i ricercatori hanno utilizzato macchinari pesanti per sottoporre ciascun sito a una serie di test di stress raccogliendo dati e valutando le prestazioni.

Infine, il gruppo di ricerca ha delineato come MnDOT potrebbe incorporare i risultati con il suo software di progettazione MnPAVE.

La ricerca ha dimostrato che, poiché una serie di variabili influenzano le prestazioni di una geogriglia nella pavimentazione finita, per alcuni progetti potrebbe essere necessario meno aggregato, a seconda delle condizioni locali del sito e di altri fattori. Poiché le pavimentazioni in asfalto sono il prodotto di una stratificazione, il successo del risultato finale dipende in ultima analisi dallo spessore e dalla qualità di ogni strato componente. La profondità del sottofondo, la quantità e la dimensione dell'aggregato, il tipo di geogriglia, la sua posizione nella struttura e la miscela di asfalto superficiale contribuiscono tutti al successo della pavimentazione finita.