Descrizione del software

Il software OLCRACK consta di due fogli di calcolo su formato .xls (Excel) denominati rispettivamente input e life.

Le ipotesi alla base del programma sono le seguenti:

 Se si dimensionano più strati, il programma sintetizza il tutto con un unico strato equivalente, con rigidezza pari alla media delle rigidezze dei sottostrati

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 Come nel caso di “ricarica” di una pavimentazione ammalorata, si può considerare la presenza di una fessura per valutare l’incidenza del reflective cracking sulla nuova pavimentazione

4.2.1 Foglio di calcolo input

Il primo foglio di calcolo è costituito da tutti i parametri di progetto richiesti dal software per poter elaborare la vita utile della pavimentazione.

Figura 4.1: foglio di input

I parametri presenti si possono dividere principalmente in parametri meccanici e geometrici, sia del materiale di rinforzo usato, sia dei vari strati costituenti il nostro conglomerato bituminoso. Il programma definisce come “Overlay” lo strato di ricarica, inteso come un unico strato bituminoso da posare in opera su una pavimentazione fessurata, o come un insieme di strati (base, collegamento, usura) considerati come un unico blocco composto dello stesso materiale con caratteristiche meccaniche intermedie tra gli strati stessi.

Nello specifico i parametri da inserire sono:  Load [kN], carico applicato dalla ruota.  Radius [mm], raggio d’azione del carico.

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 Standard Deviation of the Wheel Track [m], deviazione standard del passaggio delle ruote, tanto maggiore quanto è grande la carreggiata considerata. Di solito si considera 0.15m.

 Axles in 1st year (million), assi previsti per il primo anno.  Growth rate (%), percentuale di crescita del traffico.

 Overlay Thickness [mm] e Overlay Stiffness [MPa], spessore dello strato di ricarica progettato e la rigidezza (modulo) del conglomerato utilizzato.

 Poisson Ratio, coefficiente di Poisson per il conglomerato.

 Bound Pavement Thickness [mm] e Bound Pavement Stiffness [MPa], spessore e modulo di rigidezza della pavimentazione preesistente alle condizioni di progetto.

 Crack Spacing [m], spazio tra le fessure. In caso di nuova modellazione sarà impostata a 0.  Crack Width Factor, indice dello stato della vecchia pavimentazione. Se si presenta sporca per

risalita di materiale (fenomeno di “pumping”), allora vale 0. Nel caso di pavimentazione semplicemente fessurata vale 0.5, mentre per pavimentazione non fessurata o che presenta solo deformazioni da fatica, il fattore vale 1.

 Crack Shear Modoulus [MN/m3

], modulo di taglio lungo la fessura, che permette di leggere la possibilità che avvengano spostamenti relativi in direzione verticale. I valori tipici sono dell’ordine di 100 MN/m3

nel caso di scarsa distribuzione dei carichi (segno di ampie fessure), 1000 MN/m3 in un caso intermedio e 10000 MN/m3 se invece la fessura è di piccola entità.  Sub-base Thickness e Sub-base Stiffness, lo spessore e il modulo di rigidezza dello strato di base  Subgrade Stiffness, che indica il modulo di rigidezza del terreno di sottofondo.

Oltre ai precedenti parametri ve ne sono altri legati alle caratteristiche di viscosità del bitume e alle caratteristiche a fatica del conglomerato bituminoso del nuovo strato di usura. In particolare una sezione dei dati di input, chiamata Surface Hardening Effect, consente di inserire delle proprietà del bitume come la percentuale di perdita in penetrazione dovuta alle variazioni termiche e la profondità entro la quale può essere considerato il fenomeno. Infine, riguardo alle proprietà del conglomerato, OLCRACK richiede le grandezze relative alla curva caratteristica a fatica, ottenute sperimentalmente attraverso la prova ITFT (prova di trazione indiretta su provino cilindrico), come la pendenza, il diametro del provino testato e il livello di carico necessario per portare a rottura il provino in un solo ciclo di carico.

Dati di Input sul materiale di rinforzo

Per quanto riguarda i dati d’input richiesti dal programma per tener conto del rinforzo e per distinguere tra di loro le differenti tipologie di rinforzo, vi sono principalmente due gruppi di parametri:

1. Grid properties, proprietà che caratterizzano la griglia in termini sia geometrici che meccanici. Tra queste rientrano il modulo di rigidezza della griglia, la rigidezza all’interfaccia griglia- conglomerato, che dipende come visto anche dalla corretta aderenza trasmessa tra i due materiali, la larghezza delle maglie, l’effettivo diametro delle fibre e l’adesione fibra-bitume. 2. Grid proximity effect, insieme di parametri che permettono all’utente di modellare il problema

in funzione della tipologia di rinforzo. Tra questi Fatigue Shift Factor rappresenta il fattore di correzione da applicare alla propagazione della fessura in prossimità della griglia e varia in

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funzione del tipo di rinforzo, mentre il fattore distance indica la distanza entro cui agisce l’effetto del rinforzo.

Oltre i dati di input il primo foglio di calcolo è composto dalle varie tabelle di calcolo della propagazione delle fratture bottom-up e top down.

Figure 4.2 e 4.3 : tabelle computazionali

L’ultima tabella riguarda i calcoli sull’asfalto

Figura 4.4: ultima tabella computazionale

Tutte e tre le tabelle sono impostate sul programma e variano solo in base ai dati di input da noi inseriti.

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4.2.2 Foglio di calcolo life

Il secondo foglio di calcolo presente nel software si chiama life ed è composto da un grafico dove viene graficato la propagazione delle fratture reflective cracking.

Figura 4.5: foglio di calcolo life

Il grafico è in scala logaritmica per le ascisse, dove sono presenti gli assi di passaggio, mentre per le ordinate vi è lo spessore del ricarico. La nostra vita utile è data dall’incrocio delle fratture top-down (pallini rossi) e bottom-up (pallini verdi). Inoltre viene rappresentata anche la posizione del rinforzo all’interno dello spessore del ricarico (pallini bianchi).

4.2.3 Materiali di rinforzo

I materiali di rinforzo inclusi nello studio del software olcrack sono i seguenti:

 Tensar AR1 – geogriglia in polipropilene;

 Tensar ARG – geogriglia in polipropilene + geotessile nontessuto

 Rotaflex 833 – geogriglia in fibra di vetro + geotessile nontessuto;

 Rotaflex WG2303 – geogriglia in fibra di vetro;

 Roadmesh – griglia in acciaio;

 Glassgrid – geogriglia in fibra di vetro;

 Glassgrid CG50 – geogriglia in fibra di vetro + geotessile nontessuto;

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Figura 4.6: Parametri di input per i vari rinforzi

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Figura 4.7: Altri parametri di input per le varie tipologie di rinforzo.

I precedenti parametri sono stati in parte ottenuti dai risultati dei precedenti studi effettuati e in parte stimati a partire dai fenomeni osservati e dall’esperienza. In particolare, gli esperti di Nottingham hanno assunto le seguenti semplificazioni:

 Per le caratteristiche delle fibre di alcuni materiali sono stati considerati dei valori da non intendere realistici, ma in grado di rendere il programma sensibile alle differenze geometriche tra le griglie;

 La curva caratteristica a fatica è stata traslata nella presenza della griglia, tranne nel caso in cui fosse presente un geotessile tessuto, in quanto questo compromette l’aderenza al conglomerato circostante;

 Il fattore considerato per simulare la riduzione della propagazione della fessura è pari a 4 per tutti i materiali presi in esame tranne nel caso delle griglie in fibra di vetro Glassgrid, per le quali è stato assunto pari a 2;