Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-05-09T14:24:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1535169 bytes, checksum: 2a08afd8b46504b674b27739e21857fa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T14:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1535169 bytes, checksum: 2a08afd8b46504b674b27739e21857fa (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esta pesquisa avaliou o comportamento mecânico de misturas betuminosas a quente e pré misturados a frio, ambos modificados por ligantes poliméricos, para aplicações em pavimentação. As misturas foram dosadas nas faixas granulométricas B e C, conforme as especificações ES 385 (DNER, 1999b) e ES 390 (DNER, 1999a). Na produção destas misturas, utilizaram-se, como agregados, a brita 0, a brita 1 e o pó de pedra oriundos da pedreira Ervália, e como ligantes, o cimento asfáltico de petróleo modificado por polímero do tipo SBS (BETUFLEX 60/85 E) e a emulsão asfáltica catiônica especial, de ruptura controlada, modificada por polímeros (EMULEX RC1C-E), além de aditivo melhorador de adesividade. A metodologia utilizada englobou a realização de ensaios de caracterização dos agregados e ligantes, além do emprego do método de dosagem Marshall, com teores de ligante variando de 4,2% a 6,2%, com intervalo de 0,5%, para misturas a quente, e para pré misturados a frio, teores de ligante variando de 6% a 10%, com intervalo de 1,0%. O teor de projeto de ligante para cada faixa granulométrica resultou em 4,8% e 5,2%, respectivamente, para as faixas B e C das misturas a quente e em 5,9% e 6,0% para as faixas B e C, respectivamente, dos pré misturados a frio. Posteriormente, os corpos de prova foram moldados no teor ótimo de ligante determinado para cada faixa granulométrica de cada tipo de mistura e com variações de ± 0,10%, para misturas a quente, e ± 0,30%, para os pré misturados a frio. Em seguida, foram ensaiados segundo a metodologia Marshall e submetidos aos ensaios de resistência à tração por compressão diametral e de módulo de resiliência. Os resultados obtidos com as misturas a quente indicaram parâmetros Marshall nos intervalos requeridos na especificação ES 385 (DNER, 1999a), exceto para a fluência dos corpos de prova no teor de projeto da faixa granulométrica B e suas respectivas variações, mas as diferenças não foram significativas. Os ensaios de comportamento mecânico para essas misturas apresentaram valores satisfatórios. Em relação aos resultados dos pré misturados a frio, foram obtidos valores de estabilidade de baixa magnitude, quando comparados ao mínimo especificado pela ES 390 (DNER, 1999), e os resultados de massa especifica aparente foram decrescentes em relação ao aumento do teor de ligante, fato este contrário ao esperado. Para tais misturas, o ensaio mecânico de módulo de resiliência apresentou valores muito baixos. / This study evaluated the mechanical behavior of hot and pre-mixed cold bituminous mixes, both modified by polymeric binders, for use in paving. Mixtures were designed in the particle size ranges B and C, according to the specifications ES 385 (DNER, 1999b) and ES 390 (DNER, 1999a). In the production of these mixtures, we used as aggregate, crushed stone 0, crushed stone 1 and stone dust coming from Pedreira Ervália, and as binders, petroleum asphalt cement modified by SBS polymer (BETUFLEX 60/85 E) and special cationic asphalt emulsion, with controlled rupture, modified by polymers (EMULEX RC1C-E), besides adhesion improving additive. The methodology included tests for characterization of aggregates and binders, besides the use of the Marshall designing method with binder contents from 4.2% to 6.2%, 0.5% range for hot mixtures, and binder content from 6% to 10%, 1.0% range for pre-mixed cold mixtures. The designed binder content for each range of particle size resulted in 4.8% and 5.2%, respectively, for groups B and C of the hot mixtures and 5.9% and 6.0% for groups B and C, respectively, of pre-mixed cold mixtures. Next, specimens were molded at the optimal content of binder set for each range of particle size of each type of mixture and with variations of ± 0.10%, for hot mixtures, and ± 0.30%, for pre- mixed cold mixtures. Afterwards, according to the Marshall method, specimens were tested for tensile strength by diametral compression and resilience module. Regarding hot mixtures, the results showed Marshall parameters within the range required by the specification ES 385 (DNER, 1999a), except for the specimen flow in the design content of the range of particle size B and their variations, but the differences were not significant. Mechanical behavior tests for these mixtures exhibited satisfactory values. Stability values for pre-mixed cold mixtures had low magnitude compared to the minimum set by the ES 390 (DNER, 1999b), and the bulk density results were indirectly proportional to increasing values of binder content, which was not expected. For such mixtures, the mechanical resilience test showed very low values.

BASTOS, J. B. S. Influência da variação da umidade no comportamento de pavimentos da região metropolitana de Fortaleza. 2013. 164 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013 / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-08-14T14:52:01Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jbsbastos.pdf: 4327315 bytes, checksum: e305a71f64d5b6395314274f39c07a1b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-08-14T18:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jbsbastos.pdf: 4327315 bytes, checksum: e305a71f64d5b6395314274f39c07a1b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-14T18:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jbsbastos.pdf: 4327315 bytes, checksum: e305a71f64d5b6395314274f39c07a1b (MD5) Previous issue date: 2013-04-15 / Several factors may influence the resilient behavior of granular materials, among which it is worth mentioning the moisture content. The moisture variation depends on the environmental conditions to which the pavements will be subjected in the field (infiltration of rainwater through the cracks of the pavement or shoulders, groundwater level variation, moisture transfer between layers due to temperature variations, etc.). It is well known that seasonal climatic changes can affect the performance of the pavement. Thus, it is important to choose local materials that better resist such changes. In an attempt to analyze a pavement that best suits regional characteristics, this study aims to evaluate the effects of soil moisture variation in the analysis of pavements in the light of empirical and mechanistic-empirical design methods. Numerical analyses were performed (through the programs CAP3D and SisPav) to determine stresses and displacements on asphalt pavements with different soil layers moisture contents. For the experimental program, different soils were collected in the city of Caucaia, located in the Metropolitan Region of Fortaleza, state of Ceará, which were subjected to the following laboratory tests: compaction, CBR (California Bearing Ratio) and MR (Resilient Modulus). CBR was conducted in different conditions of saturation. On the other hand, resilient moduli were evaluated in the compaction and post-compaction humidities. Using the results of laboratory tests, numerical analyses were performed to obtain stresses and displacements on asphalt pavements. The results show that MR values are more sensitive to variation of the moisture content in the case of subgrade soils than for those soils of deposits. The studies also show that the variation of moisture affects the results of vertical displacements, as well as horizontal and vertical stresses. It was found that the variation of ± 2%, in absolute terms around the optimum moisture normally accepted for soil compaction in the field, may represent significant variations in the design of flexible pavements. It was also observed that slender structures are obtained when considering materials 2% below the optimum moisture content in compaction and in post-compaction cases. But this practice should not be encouraged, because if moisture increases the pavement will probably be damaged. / Vários fatores podem influenciar no comportamento resiliente de materiais granulares, dentre eles vale citar a umidade que pode variar de acordo com as condições ambientais a que os pavimentos estarão sujeitos no campo (infiltração de água de chuva pelas trincas do pavimento ou pelos acostamentos, variação do nível do lençol freático, transferência de umidade entre as camadas devido às variações de temperatura, etc). As variações climáticas sazonais podem acarretar alterações que comprometam o desempenho do pavimento, sendo importante verificar quais os materiais locais que melhor resistem a tais variações. Na tentativa de analisar um pavimento mais adequado às características regionais, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar os efeitos da variação da umidade dos solos na análise dos pavimentos à luz de métodos empíricos e mecanísticos-empíricos. Para tanto, foram realizadas análises numéricas (através do programa de análise CAP3D e do programa de dimensionamento SisPav) para determinar tensões e deslocamentos atuantes nos pavimentos asfálticos, considerando-se o efeito da variação da umidade nos solos. Para execução do programa experimental foram coletados solos no município de Caucaia, localizado na Região Metropolitana de Fortaleza, estado do Ceará, que foram submetidos aos ensaios de caracterização, compactação, CBR (Índice de Suporte Califórnia) e MR (Módulo de Resiliência). O ensaio de CBR foi realizado em diferentes condições de imersão. Já o MR dos solos foi avaliado nas umidades de compactação e pós-compactação. A partir dos resultados de laboratório foram realizadas análises numéricas para determinar tensões e deslocamentos atuantes nos pavimentos asfálticos. Os resultados mostram que os valores de MR são mais sensíveis à variação do teor de umidade para o caso de solos pertencentes ao subleito do que para os provenientes de jazidas. Os estudos mostram, ainda, que a variação da umidade influencia nos resultados dos deslocamentos verticais, das tensões horizontais e verticais dos pavimentos. Verificou-se que a alteração de ± 2% em termos absolutos em torno da umidade ótima, normalmente aceito para a compactação do solo em campo, pode representar variações significativas nos dimensionamentos dos pavimentos. Percebeu-se que estruturas mais esbeltas são obtidas quando se considera os materiais 2% abaixo da umidade ótima, tanto de compactação quanto de pós-compactação. Mas esta prática não deve ser incentivada, pois se a umidade vier a aumentar a tendência é que o pavimento seja prejudicado.

BORGES, R. L. Deformação permanente em misturas asfálticas a partir do Shift Model viscoplástico e ensaios triaxiais de carga repetida. 2014. 194 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-17T17:02:36Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rlborges.pdf: 4776172 bytes, checksum: 12341b5a11260ef6610dc021805c2fb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-31T13:41:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rlborges.pdf: 4776172 bytes, checksum: 12341b5a11260ef6610dc021805c2fb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-31T13:41:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rlborges.pdf: 4776172 bytes, checksum: 12341b5a11260ef6610dc021805c2fb5 (MD5) Previous issue date: 2014-10-31 / Permanent deformation or rutting is a major distress in asphalt pavements. To predict permanent deformation of asphalt mixtures the dynamic creep test is often used in laboratory, with the result presented in terms of the so called flow number. However, for this work it was performed the triaxial repeated permanent deformation load test, a confined test that better represents field conditions. The models that incorporate the flow number do not represent the main zone of the dynamic creep test result, denoted secondary region, in which the permanent deformation rate of growth is constant. In this work the Shift Model was used, which is a viscoplastic model that accesses the permanent deformation from the superposition principles, i.e., time-temperature superposition and time-stress superposition. Thus, the asphalt mixtures were tested under different loading conditions, temperature, load time and rest period, in order to assess three parameters of the test: parameter C, which indicates where the secondary region begins (parameter that governs the primary region of the test); the parameter α (alpha) is the slope of the secondary region; and the parameter B represents the level of permanent deformation of the secondary region. The results show that the TRLPD test is more severe than the conventional dynamic creep test. Nevertheless, the use of TRLPD test represents an advance in the understanding of the behavior of asphalt mixtures with respect to rutting performance, and has the advantage of allowing the use of results in computational simulations. / A deformação permanente é um dos principais defeitos em pavimentos asfálticos. Para prever esta falha em revestimentos, por meio de ensaios laboratoriais, é frequentemente utilizado o ensaio de creep dinâmico cujo resultado final é apresentado em termos do chamado flow number. No entanto, para este trabalho foi realizado o triaxial repeated load permanent deformation (TRLPD) test, que é um ensaio sob condições de confinamento, a fim de melhor se aproximar das condições encontradas em campo. Os modelos que incorporam o flow number não representam a principal região de ensaio de creep dinâmico, denominada região secundária, na qual o incremento de deformação permanente cresce em valor constante. No presente trabalho utilizou-se o Shift Model, o qual é um modelo viscoplástico que avalia a deformação permanente a partir da superposição dos efeitos tempo-temperatura e tempo-tensão. Dessa forma, as misturas asfálticas foram testadas sob diferentes condições de carregamento, temperatura, tempo de aplicação de carga e período de repouso. Foram avaliados três parâmetros do ensaio em questão: o parâmetro C, que fornece os dados de onde a região secundária se inicia (parâmetro que governa a região primária do ensaio); o parâmetro α (alfa), que é o aclive da região secundária; e o parâmetro B, que representa o nível de deformação permanente da região secundária. Os resultados obtidos mostram que o ensaio TRLPD é mais severo do que o ensaio convencional de creep dinâmico, porém considera-se que a utilização de ensaios confinados representa um avanço para o entendimento do comportamento das misturas asfálticas quanto à resistência à deformação permanente das mesmas, e este traz a vantagem de poder ser usado em simulações computacionais.

PORTELA, E. de L. Análise viscoelástica de materiais asfálticos considerando os efeitos da temperatura e do dano. 2011. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-08-31T17:53:42Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_elportela.pdf: 2293186 bytes, checksum: a09fe957918fa6819eb69df5f193ff5c (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-08-31T17:54:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_elportela.pdf: 2293186 bytes, checksum: a09fe957918fa6819eb69df5f193ff5c (MD5) / Made available in DSpace on 2012-08-31T17:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_elportela.pdf: 2293186 bytes, checksum: a09fe957918fa6819eb69df5f193ff5c (MD5) Previous issue date: 2011-10 / This work presents an algorithm to modeling the damage and temperature effects on flexible pavements. This formulation considers the material as viscoelastic. It is wellknown not only that asphalt pavements present a mechanical behavior that depends on time, temperature and loading rate but also it can be represented by viscoelastic models. There are some important variables which should be considered for a better performance of the model. Two of then are: Damage and Temperature. This work will study both of then. The increase of the temperature increases the viscous part of the viscoelastic behavior, while the decrease of the temperature increases the elastic part, increasing the material stiffness. The stiffness variation affects the stresses, strains and displacements in asphalt pavements. It is generally accepted in pavement literature that asphalt mixtures can be considered as a thermorheologically simple material and that the Time-Temperature Superposition Principle (TTSP) is valid. Thus, this work presents an algorithm to the viscoelastic analysis of asphalt pavements including the temperature effects. A flexible pavement is analyzed in order to assess the importance of temperature effects on the stresses, strains and displacements in the structural behavior of asphalt pavements. For low stresses the behavior of asphaltic pavements can be accurately modeled using viscoelastic models. However, as the stress level increases distributed micro-cracking arises in the asphalt concrete, leading to permanent deformations. To address these issues, this paper presents a finite element formulation for nonlinear time-dependent analysis of asphalt concrete. The modeling strategy is based on the use of the elastic-viscoelastic correspondence principle and the consideration of micro-cracking through continuum damage mechanics. Considering that the relaxation modulus is given by a Prony series, a very efficient recursive algorithm is obtained where the variables at one time step depend only on the variables of the previous step. The nonlinear equations at both local (constitutive) and global levels are solved by the Newton-Raphson Method. The numerical results using this algorithm will be compared with available solutions / O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da temperatura em pavimentos flexíveis considerando o material como viscoelástico. A presença do ligante asfáltico na mistura faz com que o comportamento mecânico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada através do uso de modelos constitutivos viscoelásticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma análise mais próxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propõe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execução do revestimento asfáltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo são modelados através da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento através da mecânica do dano contínuo. Esta última busca modelar o processo de microtrincamento distribuído que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material é representado através de variáveis internas de estado. A evolução do dano é descrita por um modelo fenomenológico que tipicamente é desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratório. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para análise termo-mecânica de pavimentos asfálticos utilizando um modelo viscoelástico para materiais termo-reologicamente simples. Também é feito uso do Princípio da Superposição Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterização do material. Este princípio diz que o comportamento tensão-deformação em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformação pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformação diferente. Esta nova taxa de deformação é obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma função da temperatura que usualmente é conhecida como fator deslocamento tempotemperatura.

FEITOSA, Johnny Peter Macedo. Avaliação do uso de diferentes tipos de cera de carnaúba como aditivo para misturas mornas. 2015. 107 f. Tese (doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-04-05T18:09:50Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_jpmfeitosa.pdf: 2203443 bytes, checksum: 4369b4e914b7355fc4d5b0a47254f388 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-20T18:40:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_jpmfeitosa.pdf: 2203443 bytes, checksum: 4369b4e914b7355fc4d5b0a47254f388 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T18:40:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_jpmfeitosa.pdf: 2203443 bytes, checksum: 4369b4e914b7355fc4d5b0a47254f388 (MD5) Previous issue date: 2015 / This paper deals with the study of the viability of carnauba wax types 1, 2, 3 and 4, at the levels of 3 and 5% (w/w), as additives for obtaining warm asphalt mixes. The waxes were characterized by infrared spectroscopy, thermal analysis and fluorescence X-rays, in order to analyze its structural composition, thermal stability and the melting point. Four types of waxes were used for ligand modification 50/70 asphalt and the effects were assessed through empirical tests: penetration and softening point tests on a Brookfield rotational viscometer and rheological measurements using a Dynamic shear rheometer (DSR). The evaluation of binder properties at low temperatures were evaluated using a Bending Beam Rheometer (BBR) after simulated aging. The results of empirical tests indicate that there is a reduction in the penetration and softening point increases in the presence of the wax, the binder imparting a greater stiffness. The binder modified with 5% (m/m) of the wax type 4 (5% CT4) showed a considerable reduction of 10 oC in machining temperature (TU) and thus positive effects on reducing emissions and reducing energy consumption are expected. The rheological parameters: complex shear modulus (G*) and δ the phase angle were analyzed as a function of frequency and temperature and showed that the wax has pronounced effect in increasing the stiffness (G *) and improved elasticity (δ) at low temperatures (high frequencies). Probably due to the solid wax, which melts at higher temperatures. The pure ligand was classified as grade PG 64-22 performance, while the modified binder (5% CT4) showed PG 70-28, showing greater potential for application at lower temperatures than pure ligand and higher resistance to thermal cracks. The dynamic creep test (MSCR) showed an improvement over the possibility of employment on roads with a high volume of vehicle traffic (Heavy - H) for binder modified with 5% CT4. Mechanical tests in mixtures (binder-aggregate) indicate that the modified binder with 5% CT4 must have greater resistance to permanent deformation during the service life of the coating compared to the unmodified linker. The results of this study show that carnauba wax meets some of the basic requirements for its use as an additive in warm asphalt mixes. / O presente trabalho trata do estudo da viabilidade das ceras de carnaúba do tipo 1, 2, 3 e 4, nos teores de 3 e 5% (m/m), como aditivos para a obtenção de misturas asfálticas mornas. As ceras foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho, análise térmica e fluorescência de raios-X, no intuito de analisar a sua composição estrutural, estabilidade térmica e o ponto de fusão. As ceras dos quatro tipos foram utilizadas para modificação de ligante asfáltico 50/70 e os efeitos decorrentes foram avaliados através dos ensaios empíricos: penetração e ponto de amolecimento, ensaios no viscosímetro rotacional Brookfield e ensaios reológicos no reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR). A avaliação das propriedades dos ligantes a baixas temperaturas foram avaliadas no reômetro de fluência em vida (BBR) após envelhecimento simulado. Os resultados dos ensaios empíricos indicam que ocorre uma redução da penetração e aumento do ponto de amolecimento na presença das ceras, conferindo ao ligante uma maior rigidez. O ligante modificado com 5% (m/m) da cera tipo 4 (5% CT4) apresentou uma considerável redução de 10 oC na temperatura de usinagem (TU) e deste modo, efeitos positivos na redução das emissões e redução do consumo de energia são esperados. Os parâmetros reológicos: módulo complexo G* e ângulo de fase δ foram analisados em função da frequência e da temperatura e mostraram que as ceras tem efeito mais pronunciado no aumento da rigidez (G*) e melhoria da elasticidade (δ) em baixas temperaturas (frequências elevadas). Provavelmente, em função do estado sólido da cera, que funde em temperaturas mais elevadas. O ligante puro foi classificado com o grau de desempenho PG 64-22, enquanto o ligante modificado (5% CT4) apresentou PG 70-28, mostrando maior potencial para aplicação em temperaturas mais baixas que o ligante puro e maior resistência a trincas térmicas. O ensaio de creep dinâmico (MSCR) mostrou uma melhoria em relação à possibilidade de emprego em rodovias com alto volume de tráfico de veículos (Heavy – H) para ligante modificado com 5% CT4. Ensaios mecânicos em misturas (ligante-agregado) indicam que o ligante modificado com a 5% CT4 deve apresentar maior resistência à deformação permanente durante a vida de serviço do revestimento, comparado ao ligante não modificado. Os resultados desse estudo mostram que a cera de carnaúba cumpre com alguns dos requisitos básicos necessários para sua utilização como aditivo de misturas asfálticas mornas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-08T04:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346865.pdf: 18666247 bytes, checksum: 22233b3cda12a407850b0d68f3eec327 (MD5) Previous issue date: 2017 / O objetivo principal deste trabalho é dimensionar e avaliar o comportamento mecânico de estruturas de pavimento asfáltico aeroportuário. Neste contexto, a metodologia francesa foi escolhida para ser aplicada em função de apresentar cunho racional e estreita relação campo/laboratório. Esta metodologia destaca-se pela análise dos danos individuais e acumulados sofridos pela estrutura e também a variação do posicionamento transversal das aeronaves durante as operações de pousos e decolagens. Leva em conta os parâmetros mecânicos fundamentais dos materiais asfálticos, como o módulo de rigidez complexo e a fadiga, compreendendo a determinação dos esforços gerados em uma malha tridimensional, iterada a partir do método dos elementos finitos. O estudo de caso aborda o dimensionamento de uma das pistas do aeroporto regional do complexo intermodal que se pretende instalar no norte do Estado de Santa Catarina. Em cunho prático, foram realizados estudos para definição das aeronaves de dimensionamento, sondagens e ensaios geotécnicos para conhecimento e caracterização da plataforma de fundação incluindo ensaio triaxial para determinação do módulo de rigidez do solo e de caracterização da camada de transição em material granular, além da definição da temperatura equivalente e da utilização de estudos de misturas asfálticas já ensaiadas a partir da metodologia francesa no Brasil. São descritos os cálculos do dimensionamento, no âmbito das modelizações elástica e viscoelástica lineares, utilizando o modelo reológico de Huet-Sayegh e as ferramentas de cálculo Viscoanalyse e Viscoroute. Os resultados indicam a importância de se analisar corretamente, a distribuição das cargas aplicadas pelos trens de pouso nas estruturas dos pavimentos. As análises viscoelásticas lineares mostraram maior precisão à resposta dos materiais constituintes do pavimento quando comparadas às elásticas lineares, em razão de considerarem as funções de relaxação e fluência na aplicação dos esforços mecânicos às misturas asfálticas e permitirem a solicitação do pavimento a partir de carregamento dinâmico e não estacionário, acarretando modificações nas análises dos danos acumulados e nas espessuras dimensionadas.<br> / Abstract : The main aim of this research is to design and to evaluate the mechanical behavior of airfield pavement structures. In this context, French methodology was chosen to be applied in the proposed case study, due to present rational approach and close field/laboratory rate. With regard to the technical scope, the referred methodology is distinguished by its vanguard on the analysis of individual and cumulated damages supported by the asphalt materials and structural foundation platforms. The numerical simulations carried out take also into account the aircraft transversal sweep maneuvers during landing and take-off procedures, as well as the fundamental mechanical parameters of bituminous materials, such as stiffness modulus and fatigue, comprising the calculus of efforts generated in a tridimensional grid iterated by Finite Element Method. The case study approached in this research considers the design of a runway intended to be constructed in the regional intermodal complex of Santa Catarina, a State located in the southern of Brazil. They were also carried out traffic studies to define the designing aircrafts, geotechnical prospection and characterization of the platform foundation soil, including triaxial dynamic test to determine the stiffness modulus of its subgrade sample, and tests to characterize the coursed reinforcement layer. Besides, it was defined the equivalent temperature and considered the use of technical studies previously carried out with asphalt mixes in Brazil taking into account the French methodology scope. Detailed designing calculus are presented, with regard to the elastic and viscoelastic linear modeling, using Huet-Sayegh rheological model and computerized tools Viscoanalyse and Viscoroute. The results obtained indicate the importance of analyze suitably the loading distribution applied by the landing gears on the pavement structures, because not always the heaviest aircraft generates the major structural damages, as well as the viscoelastic linear analyzes present more accuracy to the response of the materials when compared to the elastic linear analyzes, due to consider relaxation and fluency functions in the application of the mechanical efforts on the asphalt mixes and to feasible dynamic loading simulations, instead of stationary, provoking changes in cumulated damage analyzes and in the thicknesses designed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:11:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348640.pdf: 3011288 bytes, checksum: f1802c74bd985f140e8a1740bd7ef936 (MD5) Previous issue date: 2017 / No Brasil, o desenvolvimento e o estudo de misturas asfálticas de alto desempenho são justificados em virtude do elevado contingente de defeitos precoces identificados nas rodovias, que contrastam com a notável importância do meio de transporte rodoviário para o País. A partir deste contexto, este trabalho tem como objetivo a avaliação do comportamento reológico e a previsão de desempenho de uma mistura asfáltica modificada simultaneamente por nanoargila e por polímero SBS. Com esta finalidade, foi adaptado um procedimento de laboratório para a modificação de um ligante asfáltico convencional, por meio do qual a nanoargila e o polímero foram incorporados à matriz asfáltica em teores de 3% e de 2%, respectivamente. Posteriormente, a mistura produzida com o ligante modificado (3% NA + 2% SBS) foi investigada em relação à dosagem, à ação deletéria da água, à deformação permanente, ao módulo e à fadiga (aparato 4 pontos) e a simulações numéricas de estruturas de pavimentos. Os resultados foram comparados àqueles obtidos por Melo (2014) e por Marcon (2016), que avaliaram misturas asfálticas análogas, porém produzidas com ligante convencional (CAP 50-70), modificado somente por nanoargila (3% NA) e somente por SBS (SBS 60/85). Como resultado, o estudo de dosagem indicou um teor de ligante de projeto equivalente ao obtido para a mistura produzida com CAP 50-70 e intermediário se comparado àqueles obtidos para as misturas 3% NA e SBS 60/85. Na avaliação do efeito da ação deletéria da água e do fenômeno de deformação permanente, a mistura 3% NA+ 2% SBS mostrou-se superior às demais. No estudo reológico, apresentou módulos complexos relativamente elevados e os menores valores de ângulo de fase. Os resultados dos ensaios de resistência à fadiga, entretanto, mostraram o comportamento superior da mistura SBS 60/85, seguido pelo comportamento das misturas 3% NA+ 2% SBS, 3% NA e convencional. Contudo, com base nas simulações numéricas, evidenciou-se que a substituição de revestimentos com as misturas convencional, 3% NA e SBS 60/85 por revestimentos com a mistura 3% NA+2% SBS é tecnicamente adequada e também pode ser economicamente viável. Desta maneira, tendo em vista o comportamento da mistura modificada por nanoargila e SBS, evidenciado ao longo desta pesquisa, conclui-se que a mesma possui potencial para proporcionar melhorias ao setor rodoviário brasileiro.<br> / Abstract : In Brazil, the development and study of high-performance asphalt mixtures are justified because of the high contingency of early distresses identified on roads, which contrast with the remarkable importance of road transportation to the country. From this context, this work aims to evaluate the rheological behavior and to predict the performance of an asphalt mixture simultaneously modified by nanoclay and SBS polymer. For this purpose, a laboratory procedure was adapted for the modification of a conventional asphalt binder whereby nanoclay and polymer were incorporated into the asphalt matrix in amounts of 3% and 2%, respectively. Subsequently, the mixture produced with the modified binder (3% NA + 2% SBS) was investigated in relation to design, to deleterious effects of water, to permanent deformation, to modulus and fatigue (four point bending test) and to numerical simulations of pavement structures. The results were compared to those obtained by Melo (2014) and by Marcon (2016), who evaluated similar asphalt mixtures but these produced with conventional binder, with binder modified only by nanoclay (3% NA) and with binder modified only by SBS (SBS 60/85). As a result, the dosage study indicated a level of project binder equivalent to that obtained for the mixture with CAP 50-70 and intermediate if compared to those obtained for the mixtures 3% NA and SBS 60/85. In the evaluation of the deleterious action of water effect and the phenomena of permanent deformation, the mixture 3% NA + 2% SBS showed to be superior to the others. In the rheological study, it presented relatively high complex modulus and the smallest phase angle values. The results of the fatigue strength tests, however, demonstrated the superior behavior of the mixture SBS 60/85 followed by the behavior of the mixtures 3% NA + 2% SBS, 3% NA and conventional. However, based on the numerical simulations, it has been found that the replacement of surfaces with conventional mixtures, 3% NA and SBS 60/85 by surfaces with the mixture 3% NA + 2% SBS is technically appropriate and can also be economically viable. Thus, considering the behavior of the mixture modified by nanoclay and SBS evidenced throughout this study, it is concluded that it has potential to provide improvements to Brazilian road sector.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348632.pdf: 8148592 bytes, checksum: 0a28166b53f2957d647908837a0172d3 (MD5) Previous issue date: 2017 / A pesquisa trata-se do estudo das propriedades mecânicas de misturas asfálticas modificadas pelo polímero EVA para fins de dimensionamento de pavimento asfáltico. O ligante convencional CAP 50/70 é modificado com teores de 5%, 7,5% e 10% de EVA e submetido aos ensaios de caracterização, PCG (NF 98-252, 1999), Lottman Modificado (AASHTO T-283, 1989), Deformação Permanente (NF 98-253-1, 1993) e os ensaios fundamentais de Módulo Complexo (NF 12697-26, 2004) e Fadiga (NF 12697-24+A1, 2007). A propriedade mecânica de módulo de rigidez do material é influenciada pela variação de temperatura e frequência de solicitações, destarte, as misturas asfálticas são ensaiadas nas temperaturas de -10°C, 0°C, 10°C, 15°C, 20°C, 30°C e 40°C e nas frequências de 1Hz, 3Hz, 10Hz e 30Hz. Através do plano Cole-Cole (módulo real versus módulo imaginário) é determinada a temperatura crítica (?crít) das misturas asfálticas modificadas pelo polímero EVA e comparadas com as misturas asfálticas convencionais. Os ensaios de Fadiga são realizados tanto na temperatura normativa de 10°C, quanto na temperatura crítica a fim de adquirir as deformações admissíveis para um milhão (106) de ciclos. A conclusão desse trabalho mostra o comportamento da mistura asfáltica nos diferentes teores de polímero EVA em relação ao módulo de rigidez e fadiga, definindo em 7,5% como o teor ótimo de polímero EVA para modificação de ligantes asfálticos. A eficácia do polímero em relação às misturas convencionais é reafirmada em todos os resultados dos ensaios realizados neste trabalho. Conclui-se, também, que a temperatura crítica dos quatro tipos de misturas é de 20°C através da maior componente imaginária, porém é na temperatura de 10°C que o material possui a menor resistência visualizada nas retas de fadiga. Por fim, o modelo reológico de Huet-Sayegh, que considera o comportamento viscoelástico do material, é aplicado para simular o dimensionamento de uma mistura asfáltica modificada pelo polímero EVA, que mostrou redução de 56% na espessura da camada asfáltica se comparado ao concreto convencional. / Abstract : The research is about the study of mechanical properties of asphalt concrete modified by EVA polymer for design purposes of pavement. The conventional asphalt binder CAP 50/70 is modified with 5%, 7.5% and 10% of EVA polymer and subjected to characterization tests, PCG test (NF 98-252, 1999), Modified Lottman test (AASHTO T-283, 1989), Rutting test (NF 98-253-1, 1993) and the fundamental tests of Complex Module (NF 12697-26, 2004) and Fatigue (NF 12697-24 + A1, 2007). The mechanical properties of stiffness modulus of the material are influenced by the temperature variation and frequency of requests, therefore the asphalt mixtures are tested at temperatures of -10°C, 0°C, 10°C, 15°C, 20°C, 30°C and 40°C and in the frequencies of 1Hz, 3Hz, 10Hz and 30Hz. The critical temperature (?crit) of the asphalt concrete modified by EVA polymer is determined by Cole-Cole plan (real module versus imaginary module) and compared with the conventional asphalt concrete. Fatigue tests are performed at standard temperature (10°C) and the critical temperature in order to obtain the admissible deformations for one million cycles (106). The conclusion of this research shows the behavior of the asphalt concrete in different contents of EVA polymer in relation to the stiffness modulus and fatigue, defining in 7,5% as the optimal content of EVA polymer for modification of asphaltic binders. The polymer effectiveness over the conventional mixtures is reaffirmed in all results of the tests performed in this research. It is also concluded that the critical temperature of the four types of mixtures is 20°C through the higher imaginary component, but it is at 10°C that the material has the lowest resistance seen in the fatigue graphic. Finally, Huet-Sayegh?s rheological model, which considers the material viscoelastic behavior, is applied to simulate the design of asphalt concrete modified by EVA polymer, which showed a reduction of 56% in the asphalt layer thickness when compared to conventional asphalt concrete.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348631.pdf: 10546448 bytes, checksum: f274bd4590b9dc08c54aca56905af47b (MD5) Previous issue date: 2017 / O ruído gerado pelo tráfego de veículos vem sendo prioridade nos estudos em diversos países desenvolvidos, pois se trata de um dos problemas ambientais mais relevantes, principalmente em zonas residenciais. Em muitos destes países, o ruído veicular é o primeiro critério de escolha do tipo de revestimento do pavimento. A geração e a propagação do ruído dos veículos são regidas por vários e diferentes mecanismos. O ruído gerado pela interação pneu-pavimento passa ser a fonte dominante quando o veículo trafega em velocidades acima de 50 km/h. No entanto, no futuro, em que os carros comuns serão substituídos por carros elétricos o ruído veicular será gerado principalmente pela interação pneu- pavimento para qualquer velocidade. Com isso, há que se buscar meios para a mitigação do ruído, seja através do desenvolvimento tecnológico dos pneus, ou principalmente, através do desenvolvimento dos revestimentos asfálticos de baixo ruído. Nesse trabalho foi desenvolvido um trailer com o objetivo de medir o ruído da interação pneu-pavimento em campo. O trailer é do modelo Trailer-CPX (Close Proximity Method), nome que se refere ao método normalizado de medição da interação pneu- pavimento. Foram realizadas as medições em campo utilizando o Trailer- CPX em diferentes tipos de revestimento de pavimento existentes. Ainda foi desenvolvida uma mistura asfáltica de elevada capacidade de absorção sonora com o objetivo de reduzir o ruído da interação pneu-pavimento, propiciando a geração de revestimentos de baixo ruído. Para tanto foi realizado a otimização da textura e da porosidade dessa mistura asfáltica avaliando-se o coeficiente de absorção sonora com o método normalizado que utiliza o tubo de impedância. Por fim, foram desenvolvidos modelos que possam prever o ruído gerado pela interação pneu-pavimento através das propriedades das misturas asfálticas e das características da superfície do revestimento. O Trailer-CPX foi construído e qualificado de acordo com norma ISO 11819-2 (2010) e todos os resultados das medições realizadas para a sua certificação foram atendidos. Os resultados dos ensaios com o Trailer mostraram que a macrotextura das misturas densas tem grande influência na geração do ruído pneu-pavimento. A camada porosa de atrito (CPA) foi a que apresentou menor índice de ruído (CPXI) quando comparada com os demais revestimentos estudados. / Abstract : The noise generated by the vehicle traffic is being priority in the studies in several developed countries, for it addresses one of the most relevant environmental problems, mainly in residential areas. In many of these countries, the vehicular noise is the first criteria of choice of the type of pavement surface. The generation and propagation of vehicle noise are governed by several and different mechanisms. The noise generated by the tire-pavement interaction comes to be the dominant source when the vehicle transits in speeds above 50 km/h. However, in a future, in which regular cars will be replaced by electric cars, the vehicular noise will be generated mainly by the tire-pavement interaction for any speed. With that, we have to seek means to the mitigation of this noise, either through the technological development of tires, or mainly, through the development of low noise asphaltic surface. In this study it was developed a trailer with the objective of measuring the tire-pavement interaction noise in the field. The trailer is of the Trailer-CPX (Close Proximity Method) model, name that refers to the measuring method of the tire- pavement interaction. The measurements in the field were performed using the Trailer-CPX in different types of existing pavement surface. Also in this study, it was developed an asphaltic mixture of high capacity of sound absorption with the objective of reducing the tire-pavement interaction noise, propitiating the generation of low noise coverings. In order to do that, it was carried out the optimization of the texture and the porosity of that asphaltic mixture evaluating the sound absorption coefficient with the normalized method that uses the impedance tube. Finally, it were developed methods that can predict the noise generated by the tire-pavement interaction through the properties of the asphaltic mixtures and of the characteristics of the surface. The Trailer-CPX was built and qualified in accordance with ISO 11819-2 (2010) and all the results of the measurements made for its certification were met. The results of the tests with the Trailer showed that the macrotexture of the dense mixtures has great influence in the generation of the tire-pavement noise. The porous asphalt was the one with the lowest noise index (CPXI) when compared to the other surface studied.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214404.pdf: 4508049 bytes, checksum: adfd09dcd6fc3d6f30f47bab97d1a32e (MD5) / O trabalho tem como foco principal avaliar o desempenho mecânico de misturas asfálticas densas, utilizando materiais empregados correntemente nas obras de pavimentação do Estado do Pará (mais especificamente oriundos da Região Nordeste deste Estado). Analisam-se comparativamente as misturas asfálticas produzidas através da formulação de curvas granulométricas e dos parâmetros utilizados no Brasil, como as faixas granulométricas do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT), mais especificamente a Faixa C. Os aspectos técnicos tangentes à avaliação das misturas asfáticas selecionadas para teste a partir dos procedimentos de dosagem do ensaio Marshall abrangem: análise da morfologia dos grãos (granulometria por emissão de laser de baixo ângulo, microscopia eletrônica de varredura e captação de imagens de alta resolução); resistência (perda de massa por impacto - Cântabro e ruptura por tração indireta - compressão diametral); rigidez (módulo de resiliência); desempenho mecânico (deformação permanente) e aderência pneu-pavimento (altura da mancha de areia e drenabilidade). O estudo sobre a inserção do pó calcário regional como material fino (fíler) nas misturas asfálticas complementa o foco desta pesquisa, com o intuito de verificar o grau de atividade deste material nas situações de rigidificação dos cimentos asfálticos de petróleo - CAP (ponto de amolecimento anel e bola, e penetração) e de adesividade na interface CAP/agregado (comparações entre os resultados dos ensaios de adesividade do DNIT e Lottman Modificado, homologado pela American Association of State and Highway Transportation Officials - AASHTO).