Quantificando o Efeito de Geogrelhas em Camadas de Fundação de Pavimentos Asfálticos

Feb 15, 2024

A geogrelha inserida entre as camadas do pavimento asfáltico durante a construção pode aumentar a resistência e durabilidade da estrada acabada. Para ajudar os engenheiros a decidir se devem usar geogrelhas em projetos de construção de estradas, os pesquisadores calcularam quanta resistência e durabilidade o material da geogrelha pode adicionar a um pavimento asfáltico e integraram as descobertas no software de projeto do MnDOT.

Solos moles podem apresentar uma variedade de desafios para projetistas e construtores de estradas. Quando as estradas são construídas sem uma fundação de subleito suficientemente forte, as cargas de tráfego e outros factores de stress podem fazer com que os pavimentos asfálticos ou flexíveis rachem e apresentem desgaste prematuro. No entanto, criar esta base forte pode significar escavar mais profundamente e substituir o solo macio por agregados, o que acrescenta tempo e custo ao projecto.

“O agregado é caro e escasso. Este projeto mostrou como as geogrelhas podem ser usadas para reduzir a necessidade de agregados na construção de estradas para economizar tempo e dinheiro e, ao mesmo tempo, aumentar o desempenho a longo prazo dos pavimentos”, disse Vernon Schaefer, professor do Departamento de Civil, Construção e Meio Ambiente da Universidade Estadual de Iowa. Engenharia.

Durante décadas, as geogrelhas ofereceram uma solução em Minnesota. Quando colocado entre as camadas do pavimento durante a construção, este material sintético estabiliza a base agregada e cria um efeito de raquete de neve em solos macios, distribuindo a carga por uma área maior. O uso de geogrelhas adiciona reforço estrutural e prolonga a vida útil dos pavimentos asfálticos.

Em 2015, o MnDOT emitiu orientações sobre a capacidade estrutural das geogrelhas, indicando que uma camada de geogrelha oferece o mesmo poder de reforço que 2 polegadas do material de base agregado normalmente usado no estado. Desde então, os avanços na tecnologia sugerem que o material pode ser mais forte e capaz de deslocar mais agregados do que se pensava anteriormente.

Por meio de testes de campo e de laboratório, a pesquisa buscou avaliar os benefícios de curto e longo prazo do uso de geogrelhas em pavimentos asfálticos, bem como identificar onde nas camadas do pavimento as geogrelhas deveriam ser colocadas para obter o máximo efeito. Um objetivo adicional era desenvolver um módulo para o MnPAVE, o programa de computador flexível para projeto de pavimentos do MnDOT, que permitiria aos engenheiros de todo o estado incorporar facilmente geogrelhas em pavimentos projetados de acordo com as especificações do MnDOT. Com uma compreensão mais precisa do que as geogrelhas podem fazer e onde e quando elas oferecem o maior benefício, os engenheiros das agências de transporte locais estarão mais bem equipados para projetar uma solução de pavimento eficaz para as circunstâncias e orçamentos individuais de seus projetos.

Os pesquisadores começaram revisando a literatura publicada que documenta as capacidades de reforço das geogrelhas.

Em seguida, em parceria com uma empresa de engenharia geotécnica, os investigadores realizaram uma série de testes laboratoriais para investigar como as geogrelhas afectam o desempenho do pavimento num ambiente controlado. Usando quatro tipos de material de geogrelha proprietário – biaxial para serviços leves e pesados ​​(padrão quadrado) e triaxial para serviços leves e pesados ​​(padrão triangular) – os testes simularam cargas de veículos com equipamentos personalizados e de última geração. .

Em seguida, as equipes colaboraram para avaliar os mesmos materiais da geogrelha em condições realistas. Construindo 10 seções de rodovia, os pesquisadores usaram maquinário pesado para submeter cada local a uma variedade de testes de estresse enquanto coletavam dados e avaliavam o desempenho.

Finalmente, a equipa de investigação descreveu como o MnDOT poderia incorporar as descobertas com o seu software de design MnPAVE.

A pesquisa mostrou que, como uma série de variáveis ​​afetam o desempenho de uma geogrelha no pavimento acabado, pode ser necessário menos agregado para alguns projetos, dependendo das condições locais do local e de outros fatores. Como os pavimentos asfálticos são um produto de estratificação, o sucesso do resultado final depende, em última análise, da espessura e da qualidade de cada camada componente. A profundidade do subleito, a quantidade e o tamanho do agregado, o tipo de geogrelha, a sua posição na estrutura e a mistura asfáltica superficial contribuem para um pavimento acabado com sucesso.