Modelagem demonstra benefício da geogrelha

Apr 05, 2024

A modelagem aprimorada da geogrelha para uso com o software de projeto de pavimentos do MnDOT, MnPAVE Flexible, permitirá que os projetistas de pavimentos simulem testes de campo de rigidez e resiliência em pavimentos sobre bases com e sem geogrelha. O MnDOT está usando resultados de modelagem de um estudo recente para desenvolver uma contribuição de projeto que quantifica o benefício da geogrelha em termos de vida útil do pavimento e espessura do agregado.

“Este estudo inovador será especialmente benéfico para projetos em áreas com subleito precário. Trabalhamos em estreita colaboração com o fabricante da geogrelha para desenvolver códigos que simulem com precisão o comportamento da geogrelha em um pavimento”, disse Bruce Tanquist, Engenheiro de Aplicações Computacionais de Pavimento, Escritório de Design de Pavimentos do MnDOT.

Muitas rodovias em Minnesota são construídas sobre subleitos macios. Esses subleitos fracos diminuem a vida útil do pavimento rodoviário. No passado, madeira e cimento foram usados ​​para endurecer fundações de pavimentos com sucesso misto. No entanto, nos últimos 20 anos, as geogrelhas têm demonstrado ser um método benéfico e económico para reforçar a estrutura do pavimento existente.

Geogrid é uma teia rígida de polímero com aberturas que se interligam com o agregado na base. O material é colocado dentro da base agregada nova ou recuperada, geralmente a dois terços da distância do topo da base. Após a colocação do agregado restante, a estrada é pavimentada com asfalto ou concreto.

A geogrelha aumenta a rigidez da camada base agregada, fixando o agregado no lugar para melhorar a resiliência. Embora o benefício da geogrelha tenha sido observado no passado, ele não foi quantificado para fins de projeto de pavimento, e os projetistas não foram capazes de incluir as propriedades em seus cálculos ao projetar um pavimento. A geogrelha às vezes era vista como uma despesa extra sem nenhum benefício calculado.

Um estudo de 2016 também foi encarregado de quantificar os benefícios da geogrelha no projeto mecanístico, mas os resultados dos testes de deflexão foram inconclusivos e não apoiaram um fator de projeto confiável para o uso da geogrelha na base agregada.

Os projetistas de pavimentos do MnDOT solicitaram um modelo para mostrar como o uso da geogrelha na base da estrada impactava a vida útil do pavimento. Os pesquisadores usaram um novo software para avaliar o comportamento da geogrelha em diferentes permutações de projeto e para quantificar seu benefício para o desempenho do pavimento usando o software de projeto de pavimento do MnDOT, MnPAVE Flexible.

O software atualizado foi usado para expandir a capacidade de modelagem de geogrelhas e testar bases modeladas não reforçadas e reforçadas com geogrelhas. A pesquisa começou identificando parâmetros de geogrelha úteis na modelagem e como insumos para MnPAVE. Os investigadores trabalharam com um fabricante de geogrelhas para especificar e codificar as características físicas e propriedades da geogrelha triaxial (com aberturas de formato triangular) usada no campo para modelagem.

Os pesquisadores então trabalharam em estreita colaboração com um desenvolvedor de software para refinar as capacidades de modelagem, expandindo trabalhos anteriores que se concentraram em geogrelhas biaxiais (com aberturas retangulares) para incluir geogrelhas triaxiais e para modelar o comportamento de geogrelhas em parâmetros variáveis ​​para geogrelha e agregado.

Os modelos de geogrelha e agregados foram testados extensivamente, ajustando as características da geogrelha e dos agregados e simulando testes de penetrômetro de cone dinâmico (DCP) e deflectômetro leve (LWD). Os pesquisadores coletaram resultados de modelagem numérica sobre o desempenho da geogrelha e agregados para usar com o software de projeto MnPAVE e para desenvolver fatores de projeto que quantificam o impacto da geogrelha no desempenho do pavimento.

Os testes de campo de pesquisas anteriores foram insuficientemente detalhados porque não incluíram a estrutura específica do pavimento e as condições do subleito abaixo de cada local testado de deflexão. Além disso, os testes de laboratório, que avaliaram geogrelhas testando seu comportamento em cilindros de 6 por 12 polegadas, não se correlacionaram bem com as dimensões e formatos das instalações de geogrelhas em campo.

A modelagem eficaz ajuda a quantificar os benefícios das geogrelhas. A modelagem desenvolvida nesta pesquisa começou efetivamente a preencher a lacuna entre os exames de campo e de laboratório, testando forças em modelos de 1 pé quadrado com espessuras de agregados de 4 a 12 polegadas, o que é mais apropriado para estimar o comportamento da geogrelha e dos agregados no campo. .