7. Il software Alize
7.2 Strada perimetrale all’aeroporto di Malpensa
Si vuol ricreare la pavimentazione presente nell’intervento sulla strada perimetrale all’aeroporto di Malpensa con il software Alize.
7.2.1 Situazione pre-intervento
Figura 7.2: struttura strada perimetrale
Per poter modellizzare la struttura della pavimentazione col software Alize si deve aggiungere uno strato alla fondazione tra quelli standard (3) che da Alize ed in seguito lo spessore, il modulo di rigidezza e il coefficiente di Poisson. Inoltre trattandosi di pavimentazione flessibile si è scelto di considerare gli strati legati tra di loro (bonded) tranne la fondazione.
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Figura 7.3: struttura strada perimetrale con Alize
Una volta ricreata la pavimentazione si è scelto di definire il carico. Il programma Alize considerare di default un carico predefinito 65 Kn (carico francese standard), quindi si è scelto il carico su singola ruota con le informazioni di progetto in nostro possesso sul veicolo equivalente (Cobus 3000).
Figura 7.4: definizione carico su singola ruota
Dovendo scegliere due parametri tra il raggio di influenza, la pressione e il peso si è scelti gli ultimi due con il raggio d’influenza ricavato direttamente dal software.
Una volta compilati tutti questi campi si è potuto calcolare tutti i parametri meccanici della nostra pavimentazione.
Le verifiche da farsi sulla pavimentazione flessibile in questione sono 3: La prima verifica va fatta per gli strati di usura e deriva dalla Jeuffroy theory:
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Figura 7.5: 1° verifica
La seconda verifica è quella a fatica e si effettua sulle deformazioni (strain)
Figura 7.6: 2° verifica Dovendo verificare che N1>Ndes
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Figura 7.7: 3° verifica
Anche con questa verifica bisogna vedere se il numero dei cicli dati dalla formula inversa siano maggiori di quelli di progetto.
Ora per poter verificare queste tre prove servono tutti questi parametri riportati nell’immagine sottostante.
Figura 7.8: posizione dei dati significati
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Figura 7.9: deformazioni lungo l’asse x,y,z
Figura 7.10: tensioni lungo l’asse x,y,z
Figura 7.11: deflessione della pavimentazione
Colonna1
Uzz(mm) εxx(microdef) εyy ∑z(Mpa)
overlay 0.408 149.8 149.8 0.65 0.408 -125.9 -125.9 0.396 base 0.408 -125.9 -125.9 0.396 0.408 -62.4 -62.4 0.064 sub base 0.408 -61.1 -61.1 0.064 0.408 17.5 17.5 0.017 subgrade 0.408 0.017 1° verifica Con
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Nel nostro caso Uzz=0.408mm e Umax=6.02 mm . quindi è verificato. 2° verifica
Nel nostro caso = =0.0001259 mm
Da cui N1=332424301
Ed essendo Ndes=1500000 per 10 anni di vita utile la 2° verificata è verificata. 3° verifica
Nel nostro caso N2= sicuramente verificato. 7.2.2 Situazione post-intervento
Per poter modellizzare l’effetto dell’installazione della rete elettrosaldata a doppia torsione si è deciso di aumentare il parametro di N1 dello stesso valore di aumento della vita utile della pavimentazione ottenuto con il software Olcrack. Poiché con l’installazione del materiale di rinforzo la nostra pavimentazione ha subito un aumento di vita utile di 3,9 allora avremo che :
=1296454774
Dalla formula inversa si ricava che
Per iterazione ora si deve trovare una configurazione tale per cui avremo questa deformazione massima o lungo l’asse x o lungo l’asse y con questo valore qui andando ad agire sul modulo di resistenza di ogni singolo strato.
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Per la presenza del materiale di rinforzo si è scelto una struttura della pavimentazione avente uno strato d’usura con modulo di resistenza di 4430 MPa e uno strato di binder di 1130 MPa mentre i restanti strati sono rimasti uguali rispetto alla soluzione precedente.
Per una completa disamina della situazione post-intervento si è scelto di inserire i nuovi dati della pavimentazione sul software Olcrack per poter vedere le discrepanze tra i due software sull’aumento della vita utile.
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Figura 7.14: propagazione fratture Bottom UP e top Down della nuova struttura
Il software Olcrack ci restituisce una vita utile riferita alla nuova configurazione di 1.65 milioni assi sottostimando 0.23 milioni di assi rispetto alla configurazione con la presenza del materiale di rinforzo(-12.2%).
7.2.3 Modellazione della struttura con la presenza del materiale di rinforzo
Per modellare la struttura del conglomerato bituminoso in maniera tale da considerare gli effetti dell’installazione della rete d’acciaio si è scelto di inserire uno strato fittizio avente spessore di 5 mm e posizionato dove effettivamente è stato posizionato durante l’intervento (tra lo strato di usura quello di binder). Per poter ricavare il valore del modulo di rigidezza si è andato per tentativi sapendo che avremmo dovuto avere un valore di . Si è scelto allora un valore del modulo di rigidezza per lo strato fittizio di ben 20000 MPa con un .
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Figura 7.15: inserimento strato fittizio
Figura 7.16: deformazioni lungo gli assi x,y,z dopo l’inserimento dello strato fittizio
7.3 Strada provinciale A4144 abingdon road – Oxford
Si vuol ricreare la pavimentazione presente nell’intervento sulla strada provinciale A4144 abingdon road con il software Alize.
Figura 7.17: struttura strada Oxford
7.3.1 Situazione pre-intervento
Innanzitutto per procedere al calcolo dei parametri meccanici della pavimentazione si ricostruisce la pavimentazione strato per strato ed inoltre si definisce il carico su singolo ruota con i dati di progetto.
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Figura 7.18: definizione struttura con Alize
Figura 7.19: definizione carico su ruota singola
Una volta inseriti i dati richiesti dal software si procede al calcolo dei parametri atti alle verifiche che andremo ad affrontare.
Figura 7.20: deformazioni lungo gli assi x,y,z
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Parametri salienti per le verifiche:
Colonna1
Uzz(mm) εxx(microdef) εyy ∑z(Mpa)
overlay 0.245 78.8 78.8 0.566 0.245 -42.8 -42.8 0.177 base 0.245 -42.8 -42.8 0.177 0.245 -81.6 -81.6 0.024 sub base 0.245 -81.6 -81.6 0.024 0.245 -96.3 -96.3 0.015 subgrade 0.245 28.2 28.2 0.015 1° verifica Con
Nel nostro caso Uzz=0.245mm e Umax=1.168mm . quindi è verificato. 2° verifica
Nel nostro caso = =0.0000963 mm
Da cui N1=971159442
Ed essendo Ndes=10000000 per 10 anni di vita utile la 2° verificata è verificata. 3° verifica
Nel nostro caso N2= sicuramente verificato. 7.3.2 Situazione post-intervento
Per poter modellizzare l’effetto dell’installazione della rete elettrosaldata a doppia torsione si è deciso di aumentare il parametro di N1 dello stesso valore di aumento della vita utile della pavimentazione ottenuto con il software Olcrack. Poiché con l’installazione del materiale di rinforzo la nostra pavimentazione ha subito un aumento di vita utile di 1.85 allora avremo che :
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Dalla formula inversa si ricava che
Per iterazione ora si deve trovare una configurazione tale per cui avremo questa deformazione massima o lungo l’asse x o lungo l’asse y con questo valore qui andando ad agire sul modulo di resistenza di ogni singolo strato.
La configurazione prescelta per avere la stessa vita utile dovuta all’installazione del materiale di rinforzo è riportata in figura 22:
Figura 7.22: definizione nuova struttura
Figura 7.23: deformazioni lungo gli assi x,y,z della nuova struttura
Per la presenza del materiale di rinforzo si è scelto di progettare una pavimentazione avente uno strato di base con modulo di resistenza di 250MPa e uno strato di fondazione con un modulo di resistenza di 160MPa mentre i restanti strati sono rimasti uguali rispetto alla soluzione precedente.
Per una completa disamina della situazione post-intervento si è scelto di inserire i nuovi dati della pavimentazione sul software Olcrack per poter vedere le discrepanze tra i due software sull’aumento della vita utile.
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Figura 7.24: dati di input della nuova struttura con Olcrack
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Il software Olcrack ci restituisce una vita utile riferita alla nuova configurazione di 4.96 milioni assi sottostimando 0.21 milioni di assi rispetto alla configurazione con la presenza del materiale di rinforzo(-0.04%).
7.3.3 Modellazione della struttura con la presenza del materiale di rinforzo
Per modellare la struttura del conglomerato bituminoso in maniera tale da considerare gli effetti dell’installazione della rete d’acciaio si è scelto di inserire uno strato fittizio avente spessore di 5 mm e posizionato dove effettivamente è stato posizionato durante l’intervento. Per poter ricavare il valore del modulo di rigidezza si è andato per tentativi sapendo che avremmo dovuto avere un valore di . Si è scelto allora un valore
del modulo di rigidezza per lo strato fittizio di ben 20000 MPa con un tra lo strato di base e la fondazione.
Figura 7.26: inserimento di uno strato fittizio
Figura 7.27: deformazioni lungo gli assi x,y,z con lo strato fittizio