Neste trabalho apresenta-se um estudo para a estimativa das deformações permanentes nas camadas de solo em pavimentos flexíveis de baixo custo do Estado de São Paulo. O comportamento dos solos do ponto de vista tensão-deformação foi investigado através do ensaio triaxial com pressão confinante constante e com tensão desvio axial cíclica, para diferentes condições de umidade e densidade desses materiais, submetidos a carregamentos repetidos. As tensões aplicadas nos corpos-de-prova, em laboratório, para estudo de suas deformações foram obtidas através da utilização de dois programas de computador, quais sejam: ELSYM5 e ILLI-PAVE. Através dos resultados dos ensaios de laboratório, foram investigados dois modelos matemáticos para a estimativa das deformações permanentes dos solos em estudo. Um deles relacionando a deformação permanente com o número de aplicação das tensões; o outro, relacionando a deformação permanente com o número e amplitude das tensões aplicadas e, ainda, com a resistência mecânica de cada um deles. Finalmente, através da utilização desses modelos matemáticos, foi estudada a contribuição das deformações permanentes das camadas de solo na formação das trilhas-de-roda, para diferentes níveis de carregamento, em dois segmentos de uma rodovia, cuja estrutura é constituída pelos solos em estudo. / This work shows a study to estimate the permanent deformations of soil layers in low cost flexible pavements of São Paulo State. Under the point of view of stress-strain the soils behaviour was investigated through triaxial test with constant confinant pressure and cyclic axial deviator stress, for different conditions of moisture and density of materiais, undergo repeated loading.The stresses aplied in especimens, in laboratory, to study their deformations, were obtained by utilization of two computer programs: ELSYM5 e ILLI-PAVE. Through results of laboratory tests, two mathematical models were investigated for estimate the permanent deforrnations of soils in study. One of them relating the permanent deformation with the number of stress aplications; the other one, relating the permanent deformation with the number and magnitude of stresses aplied and, also, with the mechanic resistance of each soil. Finally, by using that mathematic models, the contribution of the permanent deformations of soil layers in formation of whell\'s path, for different loading leveis, was obtained for two segments of highway, which structure is compounded by the soils in study.

Este trabalho tem por objetivo estudar todas as parcelas de custos que envolvem os pavimentos flexíveis e rígidos durante sua vida em serviço, abordando os custos de construção, de manutenção e reabilitação e os custos de operação dos veículos. Inicialmente, tem-se a análise dos métodos utilizados para o dimensionamento dos pavimentos flexíveis e rígidos, bem como dos custos associados a diferentes procedimentos construtivos utilizados no Brasil, visando o estabelecimento dos custos de construção. Os custos de manutenção e reabilitação são determinados a partir da identificação das principais formas de deterioração dos pavimentos. Os custos de operação dos veículos, que incidem diretamente sobre os usuários e dependem, principalmente, da condição da superfície de rolamento, são calculados com base em modelos de desempenho de programas de gerência de pavimentos utilizados por organismos rodoviários brasileiros. Para uma maior abrangência da análise comparativa de pavimentos flexíveis e rígidos foi elaborada uma programação fatorial de simulações. A comparação dos custos dos pavimentos flexíveis e rígidos é proveniente da análise dos custos totais obtidos para todas as combinações de fatores intervenientes (células da matriz fatorial). Os fatores utilizados são: tipo de subleito, materiais e espessuras das camadas (métodos de dimensionamento), solicitações e volume de tráfego e estratégia de manutenção e reabilitação dos pavimentos. / This research work aims to determine and compare the total cost for both, rigid and flexible pavements. Thus, it analyzes all components of costs related to flexible and rigid pavements during their service lives, i.e., construction cost, maintenance and rehabilitation cost and users cost. For the determination of the construction cost it is considered the most used pavement design methods, as well construction procedures used in Brazil. The maintenance and rehabilitation cost is calculated based on the identification of the main distress types for both flexible and rigid pavements that occur in Brazil. The users cost, function of the pavement surface condition, is calculated from performance models used by Brazilian highway agencies. For a broader comparison of rigid and flexible pavements it is performed a factorial analysis. The main factors to be considered are: subgrade type, pavement layer material and thickness, traffic load and volume, maintenance and rehabilitation strategy. The simulations for the determination of total cost will be done for each cell of the factorial matrix, i.e., for each combination of factors.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho mecânico de misturas asfálticas densas quando submetidas ao processo de envelhecimento a curto prazo, em laboratório. Foram usados três tipos de cimento asfáltico : cimento asfáltico de petróleo (CAP 20 puro), cimento asfáltico modificado com 4,5% de polímero SBS (Styrene Butadiene Styrene) e cimento asfáltico modificado com 20,0% borracha reciclada de pneu (BRP). A curva granulométrica adotada é o centro da faixa \"C\" da especificação federal (DNER, 1997). Para simular o processo de envelhecimento a curto prazo durante as fases de estocagem, mistura, aplicação e construção, as misturas asfálticas foram acondicionadas de maneira solta em estufa de verificação por um período de 4 e 8 horas, a uma temperatura de 135ºC. Após o envelhecimento as misturas foram compactadas de acordo com o método de ensaio Marshall e submetidas aos ensaios mecânicos. Os resultados de ensaio de fluência por compressão uniaxial dinâmica mostraram que, em relação aos asfaltos puros, as misturas modificadas apresentam deformação total menor, quando submetidas ao processo de envelhecimento a curto prazo. Os resultados de ensaio de módulo de resiliência não permitiram distinguir claramente a influência do processo de envelhecimento a curto prazo nas misturas asfálticas modificadas com borracha. Já para as misturas modificadas com polímero, o módulo de resiliência aumentou quando estas misturas foram submetidas ao processo de envelhecimento a curto prazo. / The purpose of this research is to evaluate the modification of some mechanical properties of dense asphalt mixes due to short-term asphalt aging. Three type of binder were tested : CAP 20 asphalt cement (Petrol Asphalt Cement - 20, brazilian specification), SBS polymer-modified asphalt (Styrene Butadiene Styrene 4.5% + CAP 20) and recycled tire rubber-modified asphalt (rubber 20% + CAP 20). The grain size distribution of the aggregate conforms to grade \"C\" of the brazilian standard for bituminous concrete (DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, 1997). In order to simulate the aging phenomenon that occurs during asphalt storage, mixture production, placement and compaction, the specimens of loose mixture were placed over a tray in a ventilated oven at 135ºC for 4 or 8 hours. After the aging period, if applicable, the mixture was compacted according to the Marshal method. Immediately after the compaction process the specimens were tested for uniaxial dynamic creep, tension by diametral compression, and resilience by dynamic diametral compression. Results of uniaxial dynamic creep test had shown that, after laboratory short-term aging, the total deformation accumulated by polymer or rubber modified mixtures are smaller than total deformation for plain asphalt. Resilient modulus tests, for rubber modified asphalts, were not conclusive about differences between mixtures before and after aging. However, for polymer modifiedasphalts, the resilient modulus increased as effect of short-term aging.

Fosfogesso é um resíduo sólido poluente resultante da produção de ácido fosfórico, principal componente de fertilizantes fosfatados. Esse resíduo é gerado no mundo a uma taxa de 180 milhões de toneladas por ano, originando problemas sérios de armazenagem em vários países. As restrições de leis ambientais e o aumento do custo de espaço para a armazenagem do fosfogesso têm estimulado pesquisadores a encontrarem aplicações para este resíduo. Uma delas é a sua utilização como material de construção de bases rodoviárias. O objetivo principal deste trabalho é avaliar a influência do tipo de cimento Portland na resistência e deformabilidade das misturas de fosfogesso e cimento, com vistas à sua utilização em construção rodoviária. O comportamento mecânico foi analisado através de ensaios de compressão simples de corpos de prova compostos de fosfogesso e cimento, variando-se o tipo de cimento (CP III 40, CP V ARI e CP II-E 32), o teor de cimento (5%, 10% e 15%), a energia de compactação (normal e modificada), a condição de ensaio dos corpos de prova (sem imersão e após imersão em água por 4 horas) e o período de cura (1, 3, 7, 28, 84 e 210 dias). Realizou-se também uma comparação entre os desempenhos das misturas de fosfogesso e cimento e de solo-cimento. Os resultados mostram que o tipo de cimento não tem efeito predominante no comportamento da mistura, se comparado com os efeitos das outras variáveis. Entretanto, observou-se que, a longo prazo, os cimentos CP II-E 32 e CP V ARI, com teores elevados de aluminato tricálcico (C3A) em sua composição, 5% e 7,5%, respectivamente, conduzem à diminuição de resistência e rigidez da mistura; ao contrário do cimento CP III 40, com baixo teor de C3A, 2,4%, que forneceu, até os 210 dias, o aumento das mesmas. Além disto, o aumento do teor de cimento, da energia de compactação e do tempo de cura conduz ao crescimento, e a imersão dos corpos de prova em água a uma queda, da resistência e rigidez das misturas. No estudo comparativo, as misturas de fosfogesso e cimento apresentam resistência e rigidez, respectivamente, da ordem de ¼ e ½ da resistência e rigidez das misturas de solo-cimento. Finalmente, conclui-se que as misturas de fosfogesso e cimento têm potencial para serem usadas em construção rodoviária. / Phosphogypsum is a pollutant solid by-product resulting from the production of phosphoric acid, a major constituent of phosphate fertilizers. The annual worldwide production of this by-product is approximately 180 millions tons a year, causing serious problems in several countries due to its disposal. Environmental pressures as well as increased land costs associated with stockpiling phosphogypsum have stimulated researchers to find applications for this material. One of them is its use as road base material. The main objective of this research is to evaluate the influence of Portland cement type on the strength and deformability of cement-stabilized phosphogypsum mixtures for use in road construction. Thus the mechanical behavior of the mixtures was analyzed through unconfined compression testing of specimens composed by phosphogypsum and cement, varying the cement type (CP III 40, CP V ARI and CP II-E 32), the cement content (5%, 10% and 15%), the compaction energy (standard and modified Proctor), the testing conditions (without immersion and after immersion in water) and the curing time (1, 3, 7, 28, 84 and 210 days). A comparative study of performance between cement-stabilized phosphogypsum and cement-soil mixtures was also carried out. The laboratory results indicated the cement type has no significant effect in the mechanical behavior of the mixtures, if compared with the effects of the other parameters. However, it was observed in long-term periods that thecement types CP II-E 32 and CP V ARI, with 5% and 7,5% tricalcium aluminate (C3A) contents in their chemical composition, respectively, lead to decreasing strength and stiffness of the mixture; unlike the cement type CP III 40, with lower C3A content, 2,4%, that leads to increasing strength and stiffness of the mixture up to 210 day. In addition, the strength and stiffness of the mixtures increase with increasing cement content, compaction energy and curing period before testing, but decrease with immersion test condition. In the comparative study, the cement-stabilized phosphogypsum mixtures has strength and stiffness of about ¼ e ½ of the strength and stiffness of the cement-soil mixtures, respectively. Finally, it was concluded that the cement-stabilized phosphogypsum mixtures have potential application for road construction.

Este trabalho apresenta considerações sobre os custos de pavimentos rígidos, abordando os custos de construção, os custos de manutenção e reabilitação e os custos de operação dos veículos. Apresenta, inicialmente, uma revisão dos fatores intervenientes no dimensionamento de pavimentos rígidos, particularmente os métodos adotados pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) e pela American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO), e os procedimentos construtivos mais utilizados no Brasil. As atividades de manutenção e reabilitação são associadas às principais formas de deterioração dos pavimentos rígidos, tomando-se como referência, neste trabalho, o Manual de Identificação de Defeitos do Programa SHRP. Quanto aos custos que incidem sobre os usuários e que dependem, principalmente, da condição da superfície de rolamento, são analisadas a influência da curva de desempenho e a estimativa elos custos ele operação dos veículos a partir ela irregularidade longitudinal dos pavimentos. Desenvolve-se uma programação fatorial de simulações que tem como fatores o método ele dimensionamento, o módulo de reação do subleito e o volume de tráfego. Analisam-se, ao final, a importância relativa desses fatores sobre cada urna das parcelas que compõem o custo total de um pavimento rígido. / This work analyses the costs of rigid pavements, that are compound by construction, maintenance and rehabilitation, and user costs. It is presented the basic concepts of rigid pavement design, mainiy the Brazilian Association of Portland Cement (ABCP) and the American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO) methods, and the construction procedures most used in Brazil. The maintenance and rehabilitation activities are related to rigid pavement distresses, and in this work the reference is the Distress Identification Manual developed by the SHRP Program. In terms of user costs, which are due to pavement rolling condition, it is analyzed the importance of performance trends and the estimation of user costs from pavement roughness. It is developed a factorial simulation program considering the following factors: rigid pavement design method, modulus of subgrade reaction, and traffic volume. It is analyzed the relative effects of each factor on the rigid pavements total cost.

Esta tese apresenta o estudo para utilização de Redes Neurais Artificiais para avaliar o estado do pavimento e apoiar as decisões dentro de um Sistema de Gerência de Pavimentos. É apresentado um método para a avaliação da condição em pavimentos flexíveis, utilizando redes neurais MLP backpropagation. Neste caso para a extração das características dos pavimentos são utilizados dois métodos muito empregados pelos órgãos rodoviários: o \"Índice de Gravidade Global\" e a \"irregularidade\". Os experimentos demonstraram que as redes neurais simulam satisfatoriamente o estado dos pavimentos. Para se verificar a possibilidade de utilização em outros problemas, o processo foi empregado para o projeto de restauração de pavimentos flexíveis. Foi utilizada a DNER-PRO 159/85 para a extração das características dos pavimentos. Os experimentos demonstraram que as redes neurais também simulam convenientemente as características do pavimento. Como exemplo de ferramenta de apoio à gerência foi desenvolvido um protótipo computacional em ambiente gráfico, onde o critério de decisão baseia-se nas redes neurais estudadas. São descritas todas as suas funções e forma de funcionamento. / A study of artificial neural networks for evaluating the pavement condition and for supporting decisions within a Pavement Management System is presented. The method for condition evaluation of flexible pavements using the MLP backpropagation technique is described. Two of the most used procedures for detecting the pavement conditions were applied: the \"overall severity index\" (Brazilian IGG) and the \"irregularity index\". The experiments demonstrated that the neural networks satisfactorily simulated the state of the pavement. In order to test the applications in other problems, the method was used for pavement overlay design through neural network, using the same MLP backpropagation technique. For detecting the pavement conditions the DNER-PRO 159/85 was applied. Tests with the model also demonstrated that the neural networks appropriately simulate the pavement characteristics. A computational prototype developed in a graphical computer environment, where the decision criteria are based on the neural networks studied, is presented as an example. All the functions and working details of such prototype are described.

Este trabalho tem como objetivo estudar, a partir de ensaios de laboratório, o comportamento mecânico de misturas de fosfogesso e cal destinadas à construções de bases e sub-bases rodoviárias. O fosfogesso é um resíduo resultante da produção do ácido fosfórico, principal componente de fertilizantes fosfatados. O fosfogesso é gerado em grande escala, originando sérios problemas de armazenagem. Restrições de leis ambientais e o aumento do custo de espaço para a armazenagem do fosfogesso têm estimulado pesquisas para a aplicação desse material. Entre as pesquisas, encontra-se, o aproveitamento desse resíduo como material de construção de bases e sub-bases rodoviárias. As amostras destas misturas foram submetidas a ensaios de compressão simples, compressão diametral e CBR. Nos ensaios de compressão simples e compressão diametral, os corpos de prova foram ensaiados sem imersão e após imersão prévia em água por quatro horas. Para todos os teores de cal utilizados (0%, 3%, 5%, 7% e 10%) os corpos-de-prova foram compactados na energia equivalente ao Proctor modificado. Para cada teor de cal os corpos-de-prova passaram por processo de cura de 0, 3, 7 e 28 dias. Quatro réplicas foram moldadas para cada condição de ensaio, obtendo-se a média dos resultados pelo método estatístico de GRUBBS. Concluiu-se com esses ensaios que valores crescentes de tempo de cura e de teor de cal conduziram a maiores valores de resistência e de rigidez. Além disso, ensaios realizados após a imersão em água apresentaram valores de resistência à compressão simples, resistência à compressão diametral e rigidez menores do que os obtidos sem imersão. Observou-se também que as misturas de fosfogesso e cal, no geral, apresentaram melhores resultados de resistência à compressão simples, resistência à compressão diametral e coesão do que as misturas de solo cal. Entretanto as misturas compostas por fosfogesso e cimento obtiveram valores superiores de resistência e rigidez se comparada com as misturas de fosfogesso e cal. / This work has the aim of study, considering laboratory experiments, the mechanical behavior of a mixture of phosphogypsum and lime to be used in bases and sub-bases of road construction. The phosphogypsum is a solid waste result of the phosphoric acid production, main component of phosphor fertilizers. The phosphogypsum is generated in large scale, causing serious problems of storage. Restriction of environment laws and the increasing cost of the area needed for the phosphogypsum storage have stimulated researches to this material application. Among these researches, there is the reutilization of this waste as construction material of road bases and sub-bases. The samples of theses mixtures were submitted to tests of unconfined compressive strength, indirect tensile strength and California bearing ratio. In the tests of unconfined compressive strength and indirect tensile strength, the specimens were submitted to two test conditions: without immersion and with immersion in water for four hours. It was used 0%, 3%, 5%, 7% e 10% of lime in the mixtures. All specimens were compacted in the energy modified Proctor. Each specimens get through to a process of curing time of the 0, 3, 7 and 28 days. For each condition test 4 copies were molded and the result got by the statistic method of GRUBBS. With this tests, it was concluded that higher values of time of cure and the line content led to higher strength and stiffness values. Besides, test performed after immersion in water presented strength values for the unconfined compressive, diametral compression strength and stiffness lower than those obtained without immersion. It also can be observed that phosphogypsum and lime mixtures got better results of unconfined compressive strength and diametral compression strength than soil and lime mixtures. However, phosphogypsum and cement mixtures got better results of strength and stiffness than phosphogypsum and lime mixtures.

El proyecto de investigación tuvo por finalidad evaluar las geomallas triaxiales, como elementos de refuerzo en la interfaz Subrasante – Subbase de la estructura del pavimento flexible, con el objetivo de optimizar espesores del pavimento, aumentar la capacidad de soporte de la subrasante y prolongar la vida útil de pavimento. En este trabajo se presenta la aplicación de una metodología de diseño para el uso de geomallas triaxiales, con las especificaciones técnicas para el diseño aplicado de las geomallas en pavimentos flexibles en Perú. La metodología de diseño está centrada en las investigaciones del doctor J.P. Giroud y el doctor Jie Han, que presentan un efecto de confinamiento generado, entre las geomallas y la capa de material sobre la subrasante. Los suelos al ser sometidos a cargas de llantas tienden a deformarse, generando ahuellamiento sobre la superficie de rodadura. Con la presencia de geomallas en el suelo este ahuellamiento se reduce de manera exponencial (Giroud & Han, 2005). Para la metodología planteada se desarrolla un ejemplo aplicativo para el diseño reforzado, de una base pavimentada, con geomalla triaxial y otro sin refuerzo. Para este ejemplo se recolecto datos con ayuda de los formatos de clasificación vehicular del MTC, inspección visual de la vía para la evaluación del índice de condición del pavimento (PCI) y los ensayos de laboratorio; la cual fue ejecutada a lo largo de los 2.3 km aproximadamente, en el cual se observó que el PCI del tramo es de 21%, esto significa que el nivel de servicio de la vía es malo, es decir requiere la intervención inmediata. Mediante esta metodología el uso de geomallas implicó disminución de espesores de 33.33%, cabe recalcar que se debe tener en cuenta que cada diseño variará de acuerdo con el proyecto a ejecutarse, por ende, dependerá de las características del suelo, el tráfico vehicular y el refuerzo (Tipo de geomalla) utilizado. / The purpose of this research project was to evaluate the triaxial geogrids, as reinforcement elements in the Subgrade - Subbase interface of the flexible pavement structure, with the aim of optimizing pavement thicknesses, increasing the support capacity of the subgrade and prolonging the useful life of pavement. This paper presents the application of a design methodology for the use of triaxial geogrids, with the technical specifications for the applied design of geogrids inflexible pavements in Peru. The design methodology is focused on the investigations of Dr. J.P. Giroud and Dr. Jie Han, who present a generated confinement effect, between the geogrids and the layer of material on the subgrade. The floors when subjected to tire loads tend to deform, generating rutting on the running surface. With the presence of geogrids in the ground, this rutting is reduced exponentially (Giroud & Han, 2005). For the proposed methodology an application example is developed for the reinforced design, of a paved base, with triaxial geogrid and another without reinforcement. For this example, data was collected with the aid of the vehicle classification formats of the MTC, visual inspection of the road for the evaluation of the pavement condition index (PCI) and laboratory tests; which was executed along the approximately 2.3 km, in which it was observed that the PCI of the section is 21%, this means that the service level of the road is bad, that is, it requires immediate intervention. Through this methodology the use of geogrids implied a decrease in thickness of 33.33%, it should be noted that it must be taken into account that each design will vary according to the project to be executed, therefore, it will depend on the characteristics of the soil, vehicular traffic and reinforcement (Type of geogrid) used. / Trabajo de investigación

Currently in Iowa, the amount of RAP materials allowed for the surface layer is limited to 15% by weight. The objective of this project was to develop quality standards for inclusion of RAP content higher than 15% in asphalt mixtures. To meet Superpave mix design requirements, it was necessary to fractionate the RAP materials. Based on the extensive sieve-by-sieve analysis of RAP materials, the optimum sieve size to fractionate RAP materials was identified. To determine if the higher percentage of RAP materials than 15% can be used in Iowa's state highway, three test sections with 30.0%, 35.5% and 39.2% of RAP materials were constructed on Highway 6 in Iowa City. The construction of the field test sections was monitored and the cores were obtained to measure field densities of test sections. Field mixtures collected from test sections were compacted in the laboratory in order to test the moisture sensitivity using a Hamburg Wheel Tracking Device. The binder was extracted from the field mixtures with varying amounts of RAP materials and tested to determine the effects of RAP materials on the PG grade of a virgin binder. Field cores were taken from the various mix designs to determine the percent density of each test section. A condition survey of the test sections was then performed to evaluate the short-term performance.

Insitu cementitious stabilisation is an economical, environmentally sustainable and socially advantageous means of rehabilitating pavements. With the recent availability of a wide range of binders and advanced construction equipment, the characterisation of cementitiously stabilised pavement materials has become the focus of further advancement of this technology. Australian practice has moved towards the use of Indirect Diametric Tensile (IDT) methods for the characterisation of these materials. A draft protocol for the IDT test has been prepared and specifies samples to be compacted by gyratory compactor. This procedure provides for both monotonic and repeated load testing, which aims to measure the material???s strength, modulus and fatigue life. A range of host materials, including a new crushed rock and a reclaimed existing pavement base course, were assessed when stabilised with a General Purpose cement binder as well as with a slag-lime blended binder. Materials were assess for their inherent material properties, Unconfined Compression Strength (UCS), Unconfined Compression modulus, IDT strength and modulus under both monotonic and repeated load. A number of amendments and refinements to the testing protocol were recommended. These included the use of minimum binder contents to ensure the binder was uniformly distributed and to promote heavy binding of the materials to ensure they behaved elastically. It was also recommended that samples be gyratory compacted to a pre-determined sample height to allow a constant density to be achieved. The variability of the test results was examined. UCS results were found to be comparatively as variable as other researchers had reported. IDT strength results contained a similar level of variability, which was considered to be acceptable. Modulus results, both monotonic and repeated load, were found to be five to ten times more variable than strength results, which is a generally accepted trend for modulus testing. Under repeated loading, some challenges with the test protocol were encountered. The primary challenge was obtaining reliable and repeatable diametrical displacement data for modulus calculation. This was partially overcome by the insertion of smooth spacers to prevent the Linear Voltage Displacement Transformer (LVDTs) becoming caught on the sample sides. The achievement of reliable and repeatable IDT modulus results through improved displacement measurements should be the focus of future research efforts in this area.