Griglie da pneumatici riciclati per la stabilizzazione di terrapieni in sabbia alterata: risultati da prove triassiali e modelli previsionali
Un recente studio pubblicato su Buildings (Vol. 16, articolo 2771, doi: 10.3390/buildings16142771) ha analizzato il comportamento meccanico di sabbia alterata rinforzata con griglie derivate da pneumatici riciclati (RTDG). La ricerca, condotta da Wang e collaboratori, si inserisce nel filone delle soluzioni sostenibili per la stabilizzazione dei terrapieni, offrendo dati sperimentali utili per la progettazione geotecnica.
Campagna sperimentale su provini rinforzati: confinamento e strati di rinforzo
Le prove triassiali su larga scala sono state eseguite variando le pressioni di confinamento e il numero di strati di RTDG. L’obiettivo era quantificare l’effetto del rinforzo sulle proprietà di taglio del materiale, simulando le condizioni di esercizio di un rilevato meccanicamente stabilizzato.
Transizione dalla rottura tagliante alla rottura per rigonfiamento
Il primo dato significativo riguarda la modifica del meccanismo di collasso: l’inserimento delle griglie di pneumatici ha trasformato la tipica rottura per taglio della sabbia in una rottura per rigonfiamento (bulging failure). Questo cambiamento implica una distribuzione degli sforzi più uniforme all’interno del provino e una maggiore capacità di assorbimento delle deformazioni prima del cedimento.
Incremento della resistenza e modifica della risposta sforzo-deformazione
La presenza dei rinforzi ha incrementato lo sforzo deviatorico ultimo di una quota compresa tra il 20% e il 30%. Contemporaneamente, la risposta sforzo-deformazione si è evoluta da un comportamento con addolcimento (strain softening) tipico dei materiali granulari non rinforzati, a un comportamento con incrudimento (strain hardening), indice di una maggiore duttilità complessiva del sistema.
Effetto sulla coesione e sull’angolo di attrito interno
Dal punto di vista dei parametri di resistenza, l’RTDG agisce in modo differenziato: la coesione apparente cresce in modo pressoché lineare con il numero di strati, con un tasso medio di incremento del 37,2% per ogni strato aggiuntivo. L’angolo di attrito interno, invece, subisce solo un incremento graduale e contenuto. Questa asimmetria suggerisce che il beneficio meccanico principale del rinforzo sia legato all’effetto di confinamento laterale più che a un miglioramento dell’attrito interparticellare.
Comportamento volumetrico e controllo della dilatanza
L’azione combinata del rinforzo e della pressione di confinamento modifica in modo marcato il comportamento volumetrico. Il provino passa da una fase iniziale di contrazione seguita da dilatanza a un regime di sola contrazione. La deformazione massima di dilatanza si riduce di circa il 50% e l’angolo di dilatanza cala del 23%. Per i progettisti, ciò si traduce in una minore tendenza del materiale a espandersi sotto sforzo, aspetto favorevole in termini di stabilità dei rilevati e riduzione degli assestamenti differiti.
Modelli previsionali: confronto tra approccio CEV e IFB
Nello studio sono stati sviluppati due modelli per la previsione della resistenza al taglio delle sabbie rinforzate con RTDG: il primo basato sull’effetto di confinamento supplementare (CEB), il secondo sull’attrito interfacciale tra griglia e terreno (IFB). L’analisi comparativa condotta all’interno del set di dati sperimentali ha mostrato una performance superiore del modello IFB, caratterizzato da un errore di previsione inferiore e da una distribuzione degli errori più stabile. L’indice WRAI (Weighted Relative Absolute Index) calcolato per il modello IFB è pari a 0,033.
Rilevanza per la pratica professionale
Per i tecnici impegnati nel dimensionamento di rilevati stradali o ferroviari in sabbia alterata, lo studio fornisce un duplice contributo: da un lato, conferma l’efficacia meccanica delle griglie da pneumatici riciclati come rinforzo, con dati quantitativi su incremento di resistenza e modifica del comportamento deformativo; dall’altro, propone un modello predittivo (IFB) che può essere utilizzato per una stima preliminare della resistenza al taglio in fase di progetto, entro i range di pressioni e numero di strati investigati. I risultati possono costituire un riferimento iniziale per le valutazioni geotecniche in assenza di prove specifiche, ferma restando la necessità di verifiche sperimentali su materiali e condizioni locali.
Riferimento: Wang, C.; Chang, S.; Wang, H.; Wei, D.; Zhang, H.; Chen, G.; Song, X.; Deng, J. Triaxial Shear Behaviour and Strength Prediction Models of Recycled Tyre-Derived Grid-Reinforced Weathered Sand. Buildings 2025, 16, 2771.
Lascia un commento