La modélisation démontre les avantages de la géogrille

La modélisation améliorée de la géogrille à utiliser avec le logiciel de conception de chaussées de MnDOT, MnPAVE Flexible, permettra aux concepteurs de chaussées de simuler des tests sur le terrain de rigidité et de résilience des chaussées sur des bases avec et sans géogrille. MnDOT utilise les résultats de modélisation d'une étude récente pour développer une entrée de conception qui quantifie les avantages de la géogrille en termes de durée de vie de la chaussée et d'épaisseur des granulats.

« Cette étude innovante sera particulièrement bénéfique pour les conceptions situées dans des zones où le sol de fondation est médiocre. Nous avons travaillé en étroite collaboration avec le fabricant de géogrilles pour développer des codes qui simulent avec précision le comportement de la géogrille dans une chaussée », a déclaré Bruce Tanquist, ingénieur d'applications informatiques de chaussée au sein du bureau de conception de chaussées du MnDOT.

De nombreuses autoroutes du Minnesota sont construites sur des fondations souples. Ces fondations fragiles réduisent la durée de vie de la chaussée. Dans le passé, le bois et le ciment ont été utilisés pour renforcer les fondations des chaussées, avec un succès mitigé. Cependant, au cours des 20 dernières années, les géogrilles se sont révélées être une méthode bénéfique et rentable pour renforcer la structure de chaussée existante.

La géogrille est une sangle polymère rigide dotée d'ouvertures qui s'emboîtent avec les agrégats de la base. Le matériau est placé dans la base de granulats neufs ou récupérés, généralement aux deux tiers de la distance du haut de la base. Une fois les granulats restants placés, la route est pavée d'asphalte ou de béton.

La géogrille augmente la rigidité de la couche de base des granulats en verrouillant les granulats en place pour une meilleure résilience. Bien que les avantages des géogrilles aient été observés dans le passé, ils n'ont pas été quantifiés à des fins de conception de chaussée, et les concepteurs n'ont pas pu inclure les propriétés dans leurs calculs lors de la conception d'une chaussée. La géogrille était parfois considérée comme une dépense supplémentaire sans bénéfice calculé.

Une étude de 2016 a également été chargée de quantifier les avantages de la géogrille dans la conception mécaniste, mais les résultats des tests de déflexion n'ont pas été concluants et n'ont pas soutenu un facteur de conception fiable pour l'utilisation de la géogrille dans une base d'agrégats.

Les concepteurs de chaussées de MnDOT ont demandé un modèle pour montrer l'impact de l'utilisation d'une géogrille dans la base de la chaussée sur la durée de vie de la chaussée. Les chercheurs ont utilisé un nouveau logiciel pour évaluer le comportement de la géogrille dans différentes permutations de conception et quantifier ses avantages sur la performance de la chaussée à l'aide du logiciel de conception de chaussée de MnDOT, MnPAVE Flexible.

Le logiciel mis à jour a été utilisé pour étendre la capacité de modélisation des géogrilles et tester les bases modélisées non renforcées et renforcées par des géogrilles. La recherche a commencé par identifier les paramètres de géogrille utiles dans la modélisation et comme entrées dans MnPAVE. Les enquêteurs ont travaillé avec un fabricant de géogrilles pour spécifier et coder les caractéristiques physiques et les propriétés des géogrilles triaxiales (avec des ouvertures de forme triangulaire) utilisées sur le terrain pour la modélisation.

Les chercheurs ont ensuite travaillé en étroite collaboration avec un développeur de logiciels pour affiner les capacités de modélisation, en développant les travaux antérieurs axés sur les géogrilles biaxiales (avec des ouvertures de forme rectangulaire) pour inclure les géogrilles triaxiales et pour modéliser le comportement des géogrilles dans des paramètres variables pour la géogrille et les agrégats.

Les modèles de géogrille et d'agrégats ont été testés de manière approfondie, en ajustant les caractéristiques de la géogrille et des agrégats et en simulant les tests du pénétromètre à cône dynamique (DCP) et du déflectomètre léger (LWD). Les chercheurs ont collecté des résultats de modélisation numérique sur la performance des géogrilles et des agrégats à utiliser avec le logiciel de conception MnPAVE et pour développer des facteurs de conception qui quantifient l'impact de la géogrille sur la performance de la chaussée.

Les essais sur le terrain issus de recherches antérieures n'étaient pas suffisamment détaillés car ils n'incluaient pas la structure spécifique de la chaussée ni les conditions du sol de fondation sous chaque emplacement testé par la déflexion. De plus, les tests en laboratoire, qui évaluaient les géogrilles en testant leur comportement dans des cylindres de 6 pouces sur 12 pouces, ne correspondaient pas bien aux dimensions et aux formes des installations de géogrilles sur le terrain.

Une modélisation efficace aide à quantifier les avantages des géogrilles. La modélisation développée dans cette recherche a effectivement commencé à combler le fossé entre les examens sur le terrain et en laboratoire en testant les forces dans des modèles de 1 pied carré avec des épaisseurs d'agrégats de 4 à 12 pouces, ce qui est plus approprié pour estimer le comportement des géogrilles et des agrégats sur le terrain. .