Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-11-09T16:02:25Z No. of bitstreams: 1 Cinara Souza de Oliveira_.pdf: 6076965 bytes, checksum: 49100f247c5d8c407a67a4c02d3903e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-09T16:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cinara Souza de Oliveira_.pdf: 6076965 bytes, checksum: 49100f247c5d8c407a67a4c02d3903e8 (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / Nenhuma / Esta dissertação tem por objetivo comparar economicamente o pavimento de concreto asfáltico e de blocos intertravados de concreto na pavimentação urbana da Avenida Severo Dullius, considerando os custos das soluções propostas pelos métodos. A avenida em estudo é uma das principais vias radiais que compõe o anel viário que dá acesso ao Aeroporto Internacional Salgado Filho, é tida como essencial dentro do plano de mobilidade urbana do município de Porto Alegre/RS, localizada em zona urbana alagadiça, com subleito constituído de solos de baixo poder de suporte e tráfego comercial pesado. O dimensionamento foi realizado para um trecho 2,3 Km e, contou com estudos geotécnicos, com intuito de caracterizar física e mecanicamente o solo do subleito, considerou-se a contagem e classificação do tráfego atuante na via. Em seguida, foi analisado o comportamento estrutural desses pavimentos urbanos na referida situação e apresentados os métodos construtivos adequados e recomendados. Aplicou-se para o pavimento em concreto asfáltico o método de dimensionamento de pavimento flexíveis – DNER atual DNIT, e para o bloco intertravado de concreto empregou-se o método da ABCP (1998). Para permitir a comparação técnica e financeira entre os pavimentos, foram consideradas suas características estruturais e os respectivos períodos de projetos. Contabilizaram-se os custos da implantação e da conservação. Com os orçamentos disponíveis, efetuou-se uma comparação de serviços com o objetivo de identificar sua viabilidade econômica, propondo o assim o pavimento adequado para a via selecionada. Concluiu-se que para este estudo a utilização do bloco intertravado de concreto como solução final em função do custo comparado, apresentou-se uma economia de 16,93% no custo final da implantação, portanto economicamente mais vantajosa em relação ao concreto asfáltico. Diante disto, concluiu-se também, que uma análise econômica de um pavimento rodoviário, deve-se sempre abordar todos os custos e benefícios pertinentes, considerando todas as fases de sua implantação. / This dissertation aims to compare economically the asphalt concrete and interlocking concrete blocks in the urban paving of Severo Dullius Avenue, considering the costs of the solutions proposed by the methods. The avenue under study is one of the main radial roads that makes up the ring road that accesses the Salgado Filho International Airport, and it is considered imperative to the urban mobility plan of the city of Porto Alegre / RS, located in and urban swamp area, with subsoil consisting of low support power soils and heavy commercial traffic. The sizing was carried out for a 2.3 km stretch, and it was based on geotechnical studies in order to physically and mechanically characterize the subsoil soil, considering the counting and classification of the traffic acting on the road. Next, the structural behavior of these urban pavements in the mentioned situation was analyzed and the suitable and recommended construction methods were presented. The method of sizing of flexible pavement – DNER current DNIT was applied to the asphaltic pavement, and the ABCP (1998) method was used for the interlocked block of concrete. In order to allow the technical and financial comparison between the floors, their structural characteristics and the respective project periods were considered. The costs of implementation and conservation were taken into account. With the budgets available, a comparison of services was carried out in order to identify their economic viability, thus proposing the adequate pavement for the selected route. It was concluded for this study that, as a final solution, the use of the interlocked concrete block compared with the concrete, showed a saving of 16,93% in the final cost of the implantation, thus economically more advantageous in relation to the asphalt concrete. In view of this, it was also concluded that an economic analysis of a road pavement should always address all relevant costs and benefits, considering all phases of its implementation.

O final da vida útil de pavimentos com bases rígidas se caracteriza pelo aparecimento de trincas de blocos e de fadiga. Neste cenário, a reciclagem das camadas de base e revestimento asfáltico, com adição de cimento, surge como técnica importante para reabilitação dessas estruturas. Além de se tratar de uma solução vantajosa do ponto de vista técnico, é competitiva em termos econômicos, além de sustentável. Entretanto, a escassa normatização nacional dificulta sua aplicação, destacando-se a falta de um procedimento de dosagem. Objetivando contribuir para o desenvolvimento de um método de dosagem de camadas recicladas com cimento, desenvolveu-se um programa experimental, contemplando a caracterização mecânica (resistência e rigidez), a variação volumétrica e a erodibilidade de misturas contendo fresado asfáltico, materiais de bases rígidas (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento) e cimento Portland. Foram analisados os efeitos da porcentagem de fresado, do teor de cimento e do tempo de cura, compactando-se os corpos de prova na energia Modificada. Com auxílio de um software estatístico, foi elaborado um planejamento experimental para definição das misturas analisadas, contemplando-se diversos níveis para as variáveis independentes (teores de cimento entre 1% e 7%, e porcentagens de fresado variando entre 8% e 92%, aproximadamente). Os tempos de cura considerados foram extrínsecos ao planejamento e variaram de acordo com o ensaio, sendo de 3, 7 e 14 dias para os ensaios de comportamento mecânico e de 7 dias para os demais ensaios. Obtiveram-se modelos com efeitos estatisticamente significativos, com exceção da expansão. Os demais modelos apresentaram coeficientes de determinação de médios a elevados, tendo em vista a heterogeneidade dos materiais estudados, além do tamanho amostral considerável. Foi verificado que todas as variáveis afetam as propriedades analisadas, sendo que o teor de cimento demonstrou maior efeito, sendo que sua adição melhora consideravelmente o comportamento das misturas empregadas, frente à ação do tráfego e da água. Foram alcançados resultados bastante elevados de resistência à compressão simples (1,00 MPa a 6,49 MPa) e resistência à tração na compressão diametral (0,17 MPa a 1,22 MPa); já a rigidez das misturas apresentou uma ampla variação de resultados (484 MPa a 20.031 MPa). Com relação aos materiais de base empregados (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento), não se observou uma tendência única; as misturas com solo-cimento apresentaram maior resistência, entretanto, com comportamento ligeiramente inferior quanto à variação volumétrica e à erodibilidade. Na análise da rigidez, os materiais de base mostraram comportamento bastante similar. Para concluir, foi verificado que o procedimento proposto por Fedrigo (2015) também é satisfatório para a dosagem de misturas recicladas constituídas por antigas bases cimentadas e fresado asfáltico, restando ainda quantificar a possível retração por secagem das misturas estudadas. / The end of the useful life of pavements with rigid bases characterizes by the appearance of block and fatigue cracking. The full-depth reclamation with cement (FDR-C) of this layer combined with the asphalt layer seem to be a good choice for the rehabilitation of the pavement structure. Besides being an advantageous solution from a technical point of view, it is competitive in economic terms, besides being sustainable. However, the Brazilian standards are scarce thus limiting its application, highlighting the lack of an appropriated mix design method to this technique. In order to contribute for the development of an FDR-C mix design method, an experimental program was developed aiming to test the mechanical characterization (strength and stiffness), volumetric variation and the erodibility of mixtures made of reclaimed asphalt pavement (RAP), rigid base materials (cement treated crushed stone and soil-cement) and Portland cement. There were analyzed the effects of the RAP percentage, the cement content and the curing time of the specimens. For that, the compaction effort used was the Brazilian Modified one. Through a statistic software, an experimental planning was prepared for mixtures determination, with several levels for the independent variables (cement content between 1% and 7%, and RAP percentage varying by 8% up to 92%, approximately). The curing time analyzed was outward of experimental planning and it varied according to the kind of test. The specimens of mechanical performance were cured for 3, 7 and 14 days, and the other tests were examined at the 7th day of curing time. Models with statically significant effects were obtained, except the swell one. The others had medium and high coefficients of determination, given the heterogeneity of the studied materials, in addition to considerable sample size. It was found that all variables affect the analyzed properties, and the cement content proved to be with the greatest effect among the analyzed factors. Cement addition improves considerably the behavior of the mixtures for the traffic and water actions. Moreover, higher results were achieved for UCS (1.00 MPa up to 6.49 MPa) and ITS (0.17 MPa up to 1.22 MPa) tests. While the mixtures stiffness presented a wide range of results (484 MPa up to 20,031 MPa). Regarding the studied materials, it was observed that they do not have a single trend. The mixtures with soil-cement presented stronger, but with slightly lower behavior for volumetric variation and erodibility. At the stiffness analysis, different materials showed very similar behavior. All in all, it was found that the mix design method proposed by Fedrigo (2015) is also suitable for employment in semi-rigid FDR-C, still remaining to measure the possible drying shrinkage of specimens.

A indústria da construção civil utiliza grandes volumes de recursos naturais e, concomitantemente, produz elevadas quantidades de resíduos de construção e demolição (RCD), que são pouco reaproveitados e, às vezes, descartados de forma inadequada. Por reduzir a quantidade de matérias-primas extraídas da natureza, a construção de pavimentos aparece como destino nobre para os RCD. Contudo como esses materiais podem apresentar elevada heterogeneidade em sua composição, questiona-se se isso pode influenciar seu comportamento mecânico. A pesquisa relatada nesta dissertação buscou analisar as características físicas e comportamento mecânico de RCD de concreto (RCD cinza), e desse material misturado com RCD cerâmico (RCD vermelho). Acrescentando-se de 0 a 50% de tijolos maciços britados aos resíduos de concreto, reproduziram-se composições encontradas em obras civis. A partir de resultados de ensaios de granulometria, compactação, abrasão, compressão triaxial e módulo de resiliência (MR), compararam-se os comportamentos das mesmas. Com auxílio do software Everstress 5.0, foram feitas análises mecanísticas de pavimentos com bases compostas desses materiais, de forma que fossem estimados seus desempenhos frente a diferentes mecanismos de degradação. Observou -se que o aumento na porcentagem de RCD cerâmico afeta significativamente o comportamento mecânico do RCD misto, aumentando a perda de massa por abrasão e o teor de umidade ótimo de compactação, reduzindo o peso específico aparente seco máximo, a coesão e o módulo de resiliência e tornando o material menos dependente do estado de tensões. Conclui-se que a composição de resíduos de construção e demolição afeta seu comportamento mecânico e tem influência significativa no desempenho de pavimentos em que forem usados. Verifica-se que tanto os RCD cinza, quanto os mistos podem suportar as solicitações do tráfego, fortalecendo-se a filosofia de aliar a construção de pavimentos aptos estruturalmente a um modo de construir que contribua para a redução da exploração e degradação do meio ambiente. / The construction industry uses large volumes of natural resources and, at the same time, produces a high amount of construction and demolition waste (CDW), which are little reused and sometimes discarded inappropriately. In order to reduce the amount of raw materials extracted from nature, the construction of pavements appears as a noble destination for the use of CDW. However, since these materials may present high heterogeneity in their composition, it is questioned whether this may influence their mechanical behavior. The research reported in this dissertation aimed at analyzing the physical characteristics and mechanical behavior of recycled concrete aggregate (RCA) and this material mixed with crushed bricks. Adding from 0 to 50% of ceramic CDW to concrete residues, compositions found in civil works were reproduced. From the results of grain size distribution, abrasion, triaxial compression and resilience modulus tests, their behavior was compared. Using Everstress 5.0 software, mechanistic analysis of pavements with bases made of these materials were performed, so that their performances against different degradation mechanisms were estimated. It was observed that the increase in the percentage of ceramic CDW influences the behavior of the mixed CDW, increasing the abrasion mass loss and the optimum compaction moisture content, reducing the apparent maximum dry unit weight, cohesion and the modulus of resilience and making the material less dependent on the stress state. It is concluded that the composition of construction and demolition waste directly influences its mechanical behavior and has a significant influence on the performance of pavements in which they are used. Both RCA and mixed CDW have the potential to withstand traffic loads, strengthening the philosophy of combining the construction of pavements structurally capable with a construction mode that contributes to the reduction of exploration and degradation of the environment.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A velocidade de concepÃÃo e de execuÃÃo das infraestruturas tem aumentado devido à utilizaÃÃo de softwares e equipamentos eficientes, o que tem exigido um melhor desempenho de cada etapa. No entanto, apesar dos custos envolvidos com equipamentos serem os itens de maior peso na construÃÃo rodoviÃria, poucos sÃo os sistemas existentes de apoio à decisÃo para a seleÃÃo das frotas. Propostas de seleÃÃo de frotas tÃm sido elaboradas por pesquisadores no Brasil e no mundo, porÃm a maioria consideram apenas caminhÃes e escavadeiras/carregadeiras ou scrapers. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de apoio à decisÃo na seleÃÃo de motoniveladoras para a execuÃÃo de obras de terraplenagem e de pavimentaÃÃo, denominado SADPATROL. Inicialmente, foi feita uma anÃlise da evoluÃÃo tecnolÃgica do equipamento motoniveladora visando verificar a influÃncia destas melhorias sobre o aumento da produtividade. Foram analisadas as equaÃÃes existentes na literatura para o cÃlculo de produtividade e apÃs verificada a representatividade da equaÃÃo utilizada no paÃs esta foi escolhida para compor o SADPATROL, com as devidas alteraÃÃes em suas variÃveis. AtravÃs da anÃlise de cada variÃvel da equaÃÃo foi possÃvel identificar o quanto as mesmas influenciavam no resultado da produÃÃo desta forma, foram implementadas melhorias, como a inserÃÃo de valores padrÃes para as variÃveis do sistema, permitindo a obtenÃÃo de resultados mais precisos, caso o usuÃrio nÃo possua dados medidos em campo. O SADPATROL possui cadastrado em seu banco de dados 46 tipos de motoniveladoras, dos mais variados modelos e tamanhos, de 12 fabricantes distintos. à possibilitado ao usuÃrio calcular a frota com equipamentos prÃprios e verificar se esta atende ao prazo da obra. Caso o prazo nÃo seja atendido pela frota prÃpria ou o usuÃrio nÃo possua equipamentos, o sistema executa as informaÃÃes da obra para todos os equipamentos do banco de dados e fornece a soluÃÃo com as 46 opÃÃes organizadas em frotas, em ordem crescente de quantidade de equipamento. à possibilitado ainda selecionar os equipamentos nos quais se possui informaÃÃo de custo horÃrio, para assim obter a frota de menor custo. Toda a multiplicidade de informaÃÃes necessÃrias à seleÃÃo de motoniveladoras, e suas inter-relaÃÃes e dependÃncias, foram organizadas de forma sistÃmica no software SADPATROL, diminuindo assim o empirismo e a dependÃncia da experiÃncia humana na seleÃÃo de frotas. A presente pesquisa pode ainda contribuir para auxiliar a elaboraÃÃo de normas tÃcnicas e para a disseminaÃÃo do conhecimento sobre o referido equipamento. / The demands on speed and efficiency of infrastructure design and construction has increased due to the use of software and more productive equipment, which has required better performance of equipment planners at each step. However, even considering that the costs associated with equipment are one of the items with the greatest weight in road construction, there are few computerized systems for fleet selection decision support. Fleet selection systems have been developed by researchers in Brazil and worldwide, but most of them consider only trucks and excavators/loaders or scrapers. This research aims at developing a decision support system for the selection of motor graders for construction activities involving earthmoving and paving works named SADPATROL. Initially, an analysis of the motor grader technological evolution was performed in order to evaluate the influence of the improvements on productivity gains. The equations presented in the literature were studied for productivity calculation and, after verifying the suitability of the equation, the equation was incorporated in the SADPATROL system with the necessary changes in its variables. Through the analysis of the variables in the equation, it was possible to identify how they influenced the productivity. Through this analysis, improvements were implemented. These improvements consisted of the inclusion of standard values for the system variables, allowing the achievement of more accurate results if the user has no data for productivity measured in the field. The SADPATROL system has 46 types of motor graders included in its database, from many different models and sizes and from 12 different manufacturers. The user is able to plan the fleet with its own equipment and verify if it satisfies the construction project deadline. If the deadline cannot be satisfied using the available fleet or the user has no equipment, the system performs the construction planning using all database equipment and provides the optimal solution with 46 options organized into fleets in increasing order according to the amount of equipment needed. It is also possible for the user to select the equipment using time cost information and, thus, achieve the lowest cost fleet. The significant amount of information necessary for motor graders selection and its inter-relationships and dependencies were organized in a systematic way in the SADPATROL system, reducing, the empiricism and the dependence on human expertise in selecting fleets. This research may also help in assisting in the development of technical standards and expanding the dissemination of knowledge about such equipment.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Karine Jussara da Costa.pdf: 6916532 bytes, checksum: 872f531f6e30b510bea0beb9ae62b8a9 (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This teses research analyses, m ky trough an experimental project, the mechanical behavior of hot-mix asphalt, with dust of sand. The dust of sand residue was utilized as a filler in hot-mix asphalt, replacing in the Manaus city used material the Portland cement CP II. The general purpose of this work is to test hypothesis that the residue can be use as a filler in hot-mix asphalt. The reuse of these industrial residues leads to environmental gains; it not only helps to avoid the open-air deposition of this by-product but it also reduces. All the mixtures were characterized mechanically through the testing of Resilient Modulus, Static Tensile Strength, fatigue of diametrical compression under controlled stress and static creep. The results of this research show that the addition of industrial residue in hot-mix asphalt increases the binder consumptio / Esta pesquisa analisa por meio de um estudo experimental, o comportamento mecânico de misturas asfálticas, utilizando o resíduo pó de areia. O objetivo geral desta pesquisa é testar a hipótese que o resíduo pode ser utilizado como fíler em misturas asfálticas. O resíduo pó de areia foi utilizado como fíler em mistura asfáltica tipo CBUQ, em substituição ao cimento Portland CP II usado na cidade de Manaus. A reutilização destes resíduos industriais traz benefícios ambientais, pois auxilia a questão de deposição destes rejeitos. Todas as misturas foram caracterizadas mecanicamente através dos ensaios de Módulo de Resiliência, Resistência à Tração estática por compressão diametral, fadiga por compressão diametral à tensão controlada e compressão axial estática (creep estático). Os resultados obtidos demonstraram que a adição do resíduo industrial estudado em mistura asfáltica aumenta o consumo de ligante da mistura. Os resultados dos ensaios mostram desempenho adequado da mistura confeccionada com o pó de areia.

O resíduo sólido estudado na presente pesquisa e decorrente da associação de lama de calcário e dregs (expressão muito utilizada na indústria do papel, inclusive no Brasil, que poderia ser traduzida como \'borra\'), materiais gerados na fabricação de papel. Tradicionalmente, este resíduo é depositado em aterros sanitários ou em áreas controladas. No entanto, a disponibilidade de espaços adequados para a disposição é pequena, e a conservação dos mesmos é muito dispendiosa, visto que apresentam riscos de contaminação para o ambiente e fauna circundantes. Assim, este tipo de solução não é mais visto como viável a longo prazo. Este trabalho tem como objetivo principal determinar, a partir de ensaios de laboratório, o comportamento mecânico de misturas constituídas com solos e o resíduo em destaque, visando a sua utilização na construção rodoviária. Foram compactados corpos-de-prova com e sem adição de resíduo na energia normal do Proctor, variando-se o tipo de solo, o teor de cal e o tempo de cura, e posteriormente foram submetidos a ensaios de compressão simples, compressão diametral e índice de suporte Califórnia. Complementarmente, foram realizados ensaios de difração de raios-X e microscopia eletrônica por varredura para determinar, respectivamente, a composição química e micro-estrutura do resíduo. Os resultados mostraram que a adição do resíduo da fabricação de papel aos solos não melhora as propriedades mecânicas das misturas compactadas, sendo necessária a utilização de um estabilizante, como a cal, para melhorar as más características. Porém para os solos estudados, as misturas de solo, resíduo e cal apresentaram melhor comportamento mecânico que as misturas de solo-cal, oferecendo uma solução factível para a utilização deste resíduo na construção rodoviária. / The solid waste studied in the present research results from the association of lime mud and dregs, these materials are generated during the paper manufacturing. Traditionally, this waste is disposed of either surface impoundment or landfills. However, there is limited appropriate land availability for these disposal practices, and its maintenance is costly, due to the present contamination risks for the surrounding environment and fauna. Therefore, this kind of solution is no longer seen as long term viable. This work has the main objective of studying, based on laboratory tests, the mechanical behavior of soils and the wastes in focus mixtures, seeking their utilization in road construction. Specimens with and without the addition of waste were compacted at the normal proctor energy, varying the soil type, the lime rate and curing time, afterwards they were submitted to tests of unconfined compressive strength, indirect tensile strength and California bearing ratio. Complementary, tests of ray-X diffraction and spectrum electronic microscopy were executed to respectively determine the chemical composition and microstructure of the waste. The results showed that the addition of paper mill wastes to soils does not improve the mechanical properties of the compacted mixtures, being necessary the use of a stabilizer, such as lime, to improve its poor characteristics. However for the studied soils; the lime stabilized soils and the waste mixtures presented bettermechanical behavior than the lime stabilized soils offering a feasible solution for the use of this waste in road construction.

O objetivo dessa dissertação é analisar o comportamento de um pavimento com base em solo estabilizado com cal e cinza volante (base pozolânica). O pavimento foi construído em 1985, aproveitando solos próximos à rodovia. Os materiais pozolânicos utilizados foram cinzas volantes originadas na queima do carvão mineral na petroquímica de Triunfo – Rio Grande do Sul - RS, misturadas com cales dolomíticas produzidas à época no Rio Grande do Sul. Na fase inicial da pesquisa a seguir relatada, analisaram-se informações sobre os materiais, estudos das misturas, métodos de dimensionamento bem como das especificações construtivas. O projeto do pavimento foi elaborado e supervisionado pela Fundação de Ciência e Tecnologia – CIENTEC - RS, utilizando um método de dimensionamento baseado na teoria da elasticidade e um método de elementos finitos. Na parte experimental do trabalho, analisaram-se a condição superficial e estrutural do pavimento submetido ao tráfego e as condições ambientais durante 27 anos, através de levantamentos de campo (defeitos superficiais, com cálculo do IGG, e deflexões) e de retiradas de amostras para ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração na compressão diametral. Também se realizaram ensaios de difração de raios-X de amostras coletadas no pavimento, visando identificar a formação de produtos cimentantes. De posse dos módulos de resiliência das amostras de campo, calcularam-se as respostas estruturais do pavimento (tensões, deformações e deslocamentos) com as quais se realizaram análises de fadiga da camada estabilizada e de capacidade estrutural do pavimento (resistência a elevadas tensões de tração). Complementarmente, elaboraram-se traços de outras misturas com solo semelhante e cinza volante, empregando cales disponíveis atualmente no mercado, sem obter-se, contudo, as elevadas resistências e módulos das amostras de campo. Globalmente, conclui-se que a estabilização alcalina, com utilização dos solos locais e o aproveitamento de cinza volante e acréscimo de cal hidratada, é uma técnica apropriada dos pontos de vista técnico (pavimento de longa durabilidade), econômico (redução de custos de conservação e de custo com transporte de materiais) e ambiental (preservação de jazidas de agregados, aproveitamento de materiais locais e, especialmente, de resíduos abundantes). / This dissertation analyzes the behavior of a pavement with soil-lime-fly ash stabilized base course (pozzolanic base). The pavement was built in Rio Grande do Sul state (RS), southern Brazil, in 1985, with use of local soils. Fly ashes resulting from coal burning in a petrochemical unit were used as pozzolanic materials, mixed to dolomitic limes produced at that time in the state. In the initial stage of the research here reported, data related to materials, stabilized mixes, design methods and construction specifications were analyzed. The pavement was designed and supervised by the State Science and Technology Foundation (CIENTEC – RS), using a design method based on the elasticity theory and the finite element method. In the experimental part of the research, the pavement structural and functional conditions were analyzed, taking into account that it had been loaded by traffic and submitted to environmental changes along 27 years. Field surveys were carried out; surface distresses survey to allow computing a Brazilian Distress Gravity Index (IGG), and surface deflections to evaluate the pavement bearing capacity. Samples were cored from the asphalt mixture wearing course and form the soil-lime-fly ash base course to measure resilient modulus and split tensile strength in laboratory. Besides, X-ray diffraction tests were carried out aiming at identifying new stabilizing compounds in samples of the stabilized base. Using the measured resilient moduli, the pavement structural answers (stresses, strains and deflections) were computed. Both the fatigue life of the pozzolanic base and the pavement bearing capacity (capacity of resisting high tensile stresses) were analyzed. In addition, new soil-lime-fly ash mixtures were designed using limes presently available in the state and elsewhere; however the achieved strength and modulus values were quite lower than those measured in field samples. All in all it is concluded that the alkaline stabilization, using local soils and fly ashes and hydrated lime , is a satisfactory technique form technical (long-lasting pavement), economical (reducing both the costs of material transportation and pavement maintenance) and environmental (use of local materials, especially abundant wastes and preservation of non-renewable aggregates sources) points-of-view.

Traditionally, flexible pavement design relies on past experience and semi-empirical methods developed through a combination of element testing and modelling. Element testing in this area especially, has centred on the performance of clean sands. This is in conflict with actual practice where a wide range of fines and soil gradations could be present in a real-world project. This research investigates the characteristics of natural sands and examines the influence of these marginal materials in pavement design using element testing and controlled modelling of an actual flexible pavement system. The element tests concentrated on separate, natural soils sourced from Kazakhstan which had similar mineralogy, but varying amounts of fines. One of the key parameters examined was equivalent void ratio and its efficiency to account for the behaviour change in granular materials which comes from increased fines content. Starting with monotonic triaxial results combined with strength-dilatancy methods it was shown that prediction of shear strength in a silty-sand could be improved by 13%. Incorporating this finding into repeat load triaxial tests, the transitions between elastic, plastic, and ratcheting failure behaviours (i.e. shakedown boundaries), commonly used to help predict the lifespan of a flexible pavement, were examined. It was seen that cycling a silty-sand, the stress path and yield surface could change depending on the fines content. The Cambridge Airfield Pavement Tester (APT) was designed and constructed to measure permanent subgrade deformation resulting from various surface loads. The number of input variables required to design flexible pavements is one of the most frequently stated problems in the field; variation of aircraft types, environmental conditions, and materials makes mechanistic design of the soil foundation problematic. Accordingly physical pavement modelling continues to be the only experimental method that allows input parameters and material characteristics to be examined simultaneously. Digital image correlation (DIC) was incorporated into the system; the first time this technology has been used in flexible pavement research. A Null Pressure System was also installed to measure soil stress distributions. It was observed that the critical failure mechanisms for thin and thick surficial layers are different, resulting in changes in the rates of surface rutting. Finally, by combining element and APT results, knowledge of the causal relationships between subsurface deformation and failure mechanisms in flexible pavement were advanced. In-situ soils, which are frequently incorporated into subgrade designs, were found to have a substantial role in the serviceability of the pavement. Correlations between element tests and APT results highlighted the complicated loading and boundary conditions present in a pavement.

Uma nova abordagem de sistema de gerência de pavimentos ferroviários é exposta nesta tese. O objetivo principal da pesquisa foi o desenvolvimento de um sistema de gerência em nível de rede e análises do custo do ciclo de vida em nível de projeto, adotando como estudo de caso a Estrada de Ferro Vitória Minas. A revisão bibliográfica apresenta modelos de avaliação da qualidade geométrica e estrutural no Brasil e no mundo. O desenvolvimento iniciou-se com a composição do sistema de gerência em nível de rede utilizando um inventário do trecho em estudo, a subdivisão dessa via em segmentos homogêneos de comprimento variável de acordo com a geometria (curva e tangente), e a aplicação de seis códigos: (i) classe de via; (ii) inventário da estrutura do pavimento com base no tipo de dormente; (iii) geometria com a definição da metodologia de avaliação da qualidade geométrica, propondo um índice que aplica o desvio padrão dos parâmetros geométricos (bitola, empeno, alinhamento e nivelamento transversal), a contagem de exceções e os respectivos limites de alerta, intervenção e segurança; (iv) superfície pela análise do desgaste do trilho e defeitos superficiais; (v) segurança pelo coeficiente de atrito; e (vi) capacidade estrutural com a aplicação do módulo de via parametrizado pelo carro controle. A partir dos seis códigos, foi possível categorizar a estratégia de manutenção aplicável e, em nível de projeto, foram analisadas as degradações do lastro e do desgaste do trilho, com definições de equações de predição, o que permitiu simular o custo do ciclo de vida das estratégias. Por fim, para verificar a viabilidade técnica da estratégia de manutenção apontada, foram estudadas as tensões no topo do lastro e do subleito e ainda o módulo de via por retro análise das deflexões medidas da via permanente em duas seções da EFVM. / A new approach to the railroad track management system is presented in this thesis. The main objective of the research was the development of a network management system and life cycle cost analysis in a project level, adopting as a case study of the Estrada de Ferro Vitoria Minas. The bibliographic review has exposed geometric and structural track quality evaluation models in Brazil and in the world. The development began with the composition of the network management system using an inventory of the track under study, the subdivision of the railway into homogeneous segments of variable lengths depending on the geometry (curve and tangent), and the application of six codes: (i) class, (ii) pavement structure inventory based on tie type, (iii) geometry with definition of quality assessment methodology proposing an index that applies the exception counting and the standard deviation of the parameters - cross level, warp, alignment and gauge - and safety, alarm and intervention limits, (iv) surface by analysis of rail wear and rail surface defects, (v) safety by friction coefficient, and (vi) structural capacity with the application of the track modulus parameterized by the track geometry car. From the six codes, it was possible to categorize the applicable maintenance strategy at a project level, create prediction equations of the ballast and the rail wear degradation and simulate life cycle cost of the strategies. In order to verify the technical feasibility of the mentioned maintenance strategy, it was measured the stress at the top of the ballast and subgrade and the track modulus by retroanalysis deflections in two sections of the EFVM.

Este trabalho apresenta a análise de agregados reciclados de telhas de cerâmica vermelha, visando seu emprego em camadas de pavimentos de baixo custo, baseado em estudos de laboratório. A indústria de cerâmica vermelha gera refugos da queima que são tratados como resíduos, mas se constituem em materiais de alto conteúdo energético e matéria prima de qualidade. O quadro da geração desses resíduos foi diagnosticado nas cidades de Monte Carmelo e Ituiutaba, em Minas Gerais. Os dados quantitativos obtidos indicam que é justificável a sua reciclagem. Somente na cidade de Monte Carmelo, as quantidades geradas permitiriam executar 10,8 km de camada de base de pavimento, ao se misturar 40% de solo poderia atingir 32 km por ano. Aproximadamente 10 t destes resíduos foram britadas obtendo-se o agregado reciclado de telha (ART). Estes agregados foram caracterizados mediante os ensaios físicos e mecânicos, e submetidos aos ensaios empregados na pavimentação, como a metodologia tradicional, metodologia MCT, método da pastilha, resistência ao cisalhamento, outros ensaios denominados índices de qualidade, ensaio de módulo resiliente e deformação permanente. Apesar deste material atender aos principais requisitos da metodologia tradicional, identificou-se que ele quebra com a aplicação de energia de compactação e de tensões nos ensaios, e apresenta alta resiliência - grandes deformações resilientes-, o que levaria à perda da capacidade de suporte da estrutura do pavimento, por fadiga. Desenvolveu-se uma metodologia para a determinação da absorção no estado saturado superfície seca, de agregados porosos, com fração fina inclusive, pois os métodos conhecidos não são aplicáveis; esta metodologia pode ser aprimorada para se constituir em norma de ensaio. Estudou-se um método inédito para a otimização do volume compactado da mistura de agregado com solo, baseado na porosidade do material granular, como uma alternativa ao método da estabilização granulométrica que se mostrou inadequado, no caso. As misturas produzidas com solos lateríticos foram avaliadas após a compactação não apresentando mais a quebra dos grãos do agregado, e mostraram ganhos expressivos no valor do módulo de resiliência, chegando em um caso a atingir 288% acima do módulo do agregado. Os resultados dos ensaios de laboratório indicaram ser possível a aplicação deste material em misturas com solos lateríticos, em camadas de pavimentos de baixo custo. / The purpose of this work is to use recycled aggregate of ceramics roofing tiles for low cost pavement layers, based on laboratory studies. The heavy-clay ceramic industry generates wastes, originated from the calcination stage, that are considered as residues which demand resources for its deposition. However they are high energy content materials which can be useful. The generation of these residues in the cities of Monte Carmelo and Ituiutaba, in the State of Minas Gerais indicated that its recycling is valid. For instance, in the city of Monte Carmelo, it is generated such a large amount of residues that it should be enough to execute about 10,8 km of base course of pavement; moreover if 40% of soil is mixed 32 km pavement per year can be produced. For this study, approximately 10 metric tones of these residues had been crushed to produce the recycled aggregate from roofing tile. The aggregates produced had been characterized by physical and mechanical tests. They were also submitted to the tests used for aggregates for pavement, such as the traditional methodology, methodology MCT (tropical compacted miniature), shear strength, resilient module, permanent deformation, and other tests called quality rates. These residues comply with the main requirements of the traditional methodology, however it is necessary to point out that the material breaks with the application of energy for compaction and under the tensions during the mechanical tests, it also presents high resilience, or great resilient deformations, which will lead to the loss of the supporting capacity of the pavement due to fatigue. An appropriate methodology was developed for the porous aggregate absorption measurement, including its fraction, in the saturated dry surface state. As the known methods for absorption are not applicable, this methodology with improvements can be proposed as standard test. A new method to optimize the compacted volume of the mixture was studied, based on the porosity of the granular material, as an alternative to the traditional method of the grain sized stabilization, which is not adequate for this purpose. The mixtures produced with lateritics soils were evaluated after the compacting, they have not presented the broken grains. These mixtures performed very well with significant increase in the value of the resilience module, up to 288% above of the module of the aggregate. The results of the laboratory indicate that it is possible to use these residues in mixtures with laterític soil, for layers of low cost pavements.