Rifiuti di pneumatici come geogriglie: lo studio sul comportamento a taglio delle sabbie alterate rinforzate
L’impiego di geogriglie derivanti da pneumatici fuori uso come elemento di rinforzo nei terreni da rilevato stradale apre prospettive concrete per il settore delle costruzioni, sia sul piano della sostenibilità sia su quello delle prestazioni meccaniche. Una ricerca pubblicata su Buildings (Vol. 16, Pages 2771) ha analizzato il comportamento a taglio triassiale di sabbie alterate rinforzate con geogriglie riciclate (RTDG), offrendo dati utili per la modellazione della resistenza al taglio e la progettazione di rilevati meccanicamente stabilizzati.
Il lavoro, firmato da Chuyi Wang, Sheng Chang, Hao Wang, Dongfang Wei, Hongbo Zhang, Gang Chen, Xiuguang Song e Jingxiang Deng, si inserisce nel filone delle tecnologie di rinforzo dei terreni con materiali riciclati, tematica che incrocia le prescrizioni delle norme tecniche per le costruzioni in materia di sostenibilità e durabilità delle opere in terra.
Prove triassiali su larga scala: apparato e configurazioni di rinforzo
Sono state condotte prove triassiali su campioni di sabbia alterata, con l’obiettivo di verificare l’efficacia del rinforzo mediante geogriglie da pneumatici riciclati. I test sono stati eseguiti variando la pressione di confinamento e il numero di strati di RTDG inseriti nel provino. Le dimensioni dei campioni e la scala delle prove sono state selezionate per rappresentare le condizioni reali di un rilevato stradale, superando i limiti delle prove di laboratorio su piccola scala spesso criticate per la scarsa rappresentatività del comportamento di massa.
I risultati mostrano che l’introduzione delle geogriglie modifica radicalmente la modalità di rottura del terreno: si passa da una rottura per taglio netto a un meccanismo di rigonfiamento laterale, con una distribuzione più diffusa delle sollecitazioni all’interno del provino. Per il progettista, ciò implica una ridefinizione dei parametri di calcolo della capacità portante e della stabilità globale del rilevato.
Incremento della resistenza e modifica del comportamento sforzo-deformazione
Il rinforzo con RTDG ha prodotto un aumento della tensione deviatorica ultima compreso tra il 20 e il 30%. Il legame sforzo-deformazione, che nella sabbia non rinforzata presenta un carattere di incrudimento seguito da rammollimento, si trasforma in un comportamento di solo incrudimento. Si tratta di un aspetto rilevante per la verifica agli stati limite di esercizio e ultimi, poiché un terreno che non perde resistenza dopo il picco garantisce un margine di sicurezza superiore in caso di sovraccarichi imprevisti.
Dal punto di vista del parametro coesivo, la ricerca evidenzia un aumento della coesione apparente pari a circa il 37,2% per ogni strato di geogriglia aggiunto, con un andamento sostanzialmente lineare al crescere del numero di strati. L’angolo di attrito interno, al contrario, subisce solo un incremento modesto. Questa asimmetria suggerisce che il contributo prevalente delle RTDG sia di tipo coesivo, probabilmente legato all’intreccio meccanico tra le maglie della geogriglia e le particelle di sabbia.
Effetti sul comportamento volumetrico e sulla dilatanza
Uno degli effetti più significativi riguarda la risposta volumetrica del materiale. Nelle condizioni non rinforzate, la sabbia alterata mostra una fase iniziale di contrazione seguita da dilatanza, con un aumento di volume tipico dei terreni a densità media o alta sottoposti a taglio. Con l’inserimento delle RTDG, il comportamento si trasforma in una contrazione continua, con una riduzione della deformazione di dilatanza massima di circa il 50% e una diminuzione dell’angolo di dilatanza del 23%.
In pratica, il terreno rinforzato tende a compattarsi sotto carico anziché espandersi, con due conseguenze opposte: da un lato, si riduce il rischio di rotture fragili per dilatanza; dall’altro, occorre prestare attenzione ai cedimenti differenziali in fase di esercizio, che potrebbero risultare maggiori rispetto a un terreno non rinforzato a parità di condizioni di carico.
Modelli di previsione della resistenza al taglio: approccio CEB e IFB a confronto
Lo studio propone due modelli numerici per stimare la resistenza al taglio del sistema sabbia alterata-RTDG:
- il modello CEB (Confinement Enhancement Based), che assume l’incremento di resistenza come effetto del maggiore confinamento indotto dalla geogriglia;
- il modello IFB (Interface Friction Based), che basa la previsione sull’attrito all’interfaccia tra geogriglia e terreno.
I dati sperimentali sono stati utilizzati per calibrare e confrontare i due approcci. Il modello IFB ha mostrato un errore di previsione inferiore e una distribuzione degli errori più stabile, con un indice WRAI (Weighted Relative Absolute Index) pari a 0,033, contro valori peggiori del modello CEB. Per il tecnico che deve dimensionare un rilevato rinforzato, il modello IFB può quindi rappresentare uno strumento affidabile per la stima della resistenza al taglio, almeno entro il range di pressioni di confinamento e numero di strati esaminato nello studio.
Ricadute operative per la progettazione di rilevati in sabbia alterata
L’impiego di geogriglie da pneumatici riciclati come rinforzo di sabbie alterate si configura come una soluzione tecnicamente valida, supportata da dati sperimentali su larga scala. I professionisti che operano nella progettazione di rilevati stradali, opere di sostegno o piazzali industriali potranno utilizzare i modelli proposti per affinare le verifiche di stabilità, tenendo conto della riduzione della dilatanza e dell’incremento della coesione apparente. Il modello IFB, in particolare, fornisce una base per il calcolo della resistenza al taglio che può essere integrata nei consueti software di analisi geotecnica, ferma restando la necessità di validazione su una casistica più ampia prima di un’applicazione generalizzata in contesti normativi vincolanti.
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