A avaliação estrutural é muito importante para os sistemas de gerência de pavimentos, principalmente, para as análises em nível de projeto. Os métodos de dimensionamento de reforço em uso no Brasil, baseado apenas na deflexão recuperável máxima, não exploram todas as potencialidades das avaliações estruturais não destrutivas, pois utilizam expressões empíricas, não associadas diretamente ao comportamento mecanístico do pavimento. Este trabalho tem por objetivo analisar os métodos existentes no Brasil para o dimensionamento de reforço de pavimento flexíveis e compará-los com o dimensionamento mecanístico, baseado nas propriedades mecânicas das camadas do pavimento existente, obtidas mediante retroanálise de avaliações estruturais não destrutivas. Também são analisados fatores que influenciam interpretação dos dados obtidos pelas avaliações estruturais e o processo de retroanálise, como os efeitos da temperatura, as correlações de valores de deflexões obtidas com FDW em valores de deflexões obtidas com Viga Benkelman e as correlações entre os módulos de resiliência das camadas com índices obtidos a partir das deflexões medidas a diferentes distâncias do ponto de aplicação de carga. / Pavement management systems, particularly at project level, are very dependent upon structural evaluation. The pavement rehabilitation design methods used in Brazil are based only on the maximum deflection. They do not explore all the capabilities of non-destructive structural evaluations since they use empirical equations not directly associated to the mechanistic behavior of pavements. This work aims to analyze the Brazilian methods for overlay design and compare them to a mechanistic approach, based on fundamental properties of an elastic-layer system. It is also analyzed factors associated to the interpretation of field data and to the process of back calculation of in situ moduli, such as the effects of pavement temperature during the test, the conversion of deflection values obtained with F.W.D. to deflections values obtained with Benkelman Beam, and the correlations between resilient moduli and indices obtained from deflection values at different distances from the load application point.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-03-02T20:13:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Valdemar Martins da Silva Junior- 2015.pdf: 3819482 bytes, checksum: 97968b41a20cc121c38122d649390f5b (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-03T12:18:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Valdemar Martins da Silva Junior- 2015.pdf: 3819482 bytes, checksum: 97968b41a20cc121c38122d649390f5b (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T12:18:00Z (GMT). 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This research was motivated by the agreement between the university (Universidade Federal de Goiás) and the government inspection agency (Controladoria Geral do Estado de Goiás – CGE-GO) and its main objective to evaluate laboratory if the solutions specified in the project are technically suitable for the pavements offer a satisfactory performance. The research has the specific objectives: to determine if the amount of gravel added to recycling is the amount specified in the project and, if indeed, this percentage is the one submitting the best mechanical results and check whether there was or not the breaking of aggregates during the compaction. Initially, a deformed sample of recycling material of four roads were collected in the field and from the accomplishment of conventional laboratory tests (characterization, compaction, expansion and California Bearing Ratio) and dynamic triaxial tests their characteristics and properties were determined and analyzed. Furthermore, a dosage study related to the amount of gravel added to the mixture was also carried out to check which content would provide a better performance to the pavement. The stress analysis was performed using the computer program Sigma / W and from the stresses acting in the bases of the roads was obtained the resilient modulus values of each base material used in the reconstructions and the results were compared with values obtained in existing similar studies. Among the base materials used in the reconstructions of the four roads studied, three showed resilient modulus in the laboratory higher to 400 MPa. From the analysis of the results, it appears that the recycled base with the addition of gravel has potential of application in the region of study. However, to be successful in the practice and the best relation for money, it is important to make a preliminary study of dosage, set the adequate compaction power, perform executive control on the site and evaluate the technical basis of specifications which they consider mechanistic parameters, still little existing in Brazil. / A técnica de reciclagem profunda de pavimentos consiste na reutilização dos materiais granulares das camadas existentes, bem como dos materiais granulares e betuminosos que compõem o revestimento deteriorado, podendo ainda adicionar agregados ou estabilizantes químicos, dando origem a uma nova base que irá receber um novo revestimento asfáltico. Além de eliminar a necessidade de áreas destinadas ao bota fora do material proveniente do revestimento asfáltico deteriorado, essa técnica confere maior agilidade à obra e uma redução nos custos. A realização desta pesquisa foi motivada pelo convênio firmado entre a Universidade Federal de Goiás (UFG) e a Controladoria Geral do Estado de Goiás (CGE-GO) e tem como objetivo principal avaliar laboratorialmente se as soluções especificadas em projeto são adequadas tecnicamente para o pavimento oferecer um desempenho satisfatório. A pesquisa tem como objetivos específicos: verificar se a quantidade de brita adicionada à reciclagem é a especificada em projeto e, se de fato, esse percentual é o que apresenta o melhor resultado mecânico e verificar se houve ou não a quebra de agregados durante o processo de compactação. Inicialmente, foram coletadas em campo amostras deformadas do material proveniente da reciclagem do pavimento de quatro rodovias e a partir da realização de ensaios laboratoriais convencionais (caracterização, compactação, expansão e California Bearing Ratio) e de ensaios triaxiais dinâmicos suas características e propriedades foram determinadas e analisadas. Além disso, um estudo de dosagem referente à quantidade de brita adicionada à mistura também foi realizado para verificar qual teor proporcionaria um melhor desempenho ao pavimento. A análise de tensões foi realizada através do programa computacional Sigma/W e a partir das tensões atuantes nas bases das rodovias obteve-se os valores de módulo resiliente de cada material de base utilizado nas reconstruções e os resultados encontrados foram comparados com valores obtidos em estudos similares existentes. Dentre os materiais de base utilizados nas reconstruções das quatro rodovias estudadas, três apresentaram módulo resiliente em laboratório superior a 400 MPa. A partir da análise dos resultados, verifica-se que a base reciclada com adição de brita tem potencial de aplicação na região de estudo. No entanto, para ter sucesso no emprego da prática e a melhor relação custo benefício, é importante realizar estudo preliminar de dosagem, definir a energia de compactação adequada, realizar controle executivo na obra e avaliar a técnica com base em especificações que considerem parâmetros mecanísticos, ainda pouco existentes no Brasil.

A avaliação estrutural é muito importante para os sistemas de gerência de pavimentos, principalmente, para as análises em nível de projeto. Os métodos de dimensionamento de reforço em uso no Brasil, baseado apenas na deflexão recuperável máxima, não exploram todas as potencialidades das avaliações estruturais não destrutivas, pois utilizam expressões empíricas, não associadas diretamente ao comportamento mecanístico do pavimento. Este trabalho tem por objetivo analisar os métodos existentes no Brasil para o dimensionamento de reforço de pavimento flexíveis e compará-los com o dimensionamento mecanístico, baseado nas propriedades mecânicas das camadas do pavimento existente, obtidas mediante retroanálise de avaliações estruturais não destrutivas. Também são analisados fatores que influenciam interpretação dos dados obtidos pelas avaliações estruturais e o processo de retroanálise, como os efeitos da temperatura, as correlações de valores de deflexões obtidas com FDW em valores de deflexões obtidas com Viga Benkelman e as correlações entre os módulos de resiliência das camadas com índices obtidos a partir das deflexões medidas a diferentes distâncias do ponto de aplicação de carga. / Pavement management systems, particularly at project level, are very dependent upon structural evaluation. The pavement rehabilitation design methods used in Brazil are based only on the maximum deflection. They do not explore all the capabilities of non-destructive structural evaluations since they use empirical equations not directly associated to the mechanistic behavior of pavements. This work aims to analyze the Brazilian methods for overlay design and compare them to a mechanistic approach, based on fundamental properties of an elastic-layer system. It is also analyzed factors associated to the interpretation of field data and to the process of back calculation of in situ moduli, such as the effects of pavement temperature during the test, the conversion of deflection values obtained with F.W.D. to deflections values obtained with Benkelman Beam, and the correlations between resilient moduli and indices obtained from deflection values at different distances from the load application point.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Road transport is extremely important for the development of Brazil and the increasing vehicular traffic in the transport of people gives an excessive dependence on roads. The quality of the road network of the country requires improvements to both structural aspects (resilience to the efforts required by traffic) as the functional in driving the vehicle, especially in terms of safety and acoustics, requiring the construction of increasingly discerning pavement and improved. Among the various types of asphalt blends, the asphalt blends of open type graded friction course (OGFC), presents some characteristics that serve as an alternative to the functional improvement of a pavement. In the present study verified the mechanical and functional behavior of five types of blends of OGFC to be used in construction of federal highways in Rio Grande do Sul, comparing with data from two Asphalt Concrete blends (AC) - (Range B and C). To determine the mechanical properties were used the tests resilient modulus (RM), tensile strength (RT) and testing Cântabro abrasion (PM), to investigate the functional properties were used sound absorption testing and hydraulic conductivity and finally to evaluate the structural contribution of the OGFC in flexible pavements a mechanistic analysis was carried out. The five OGFC mixtures were designated OGFC1, OGFC2, OGFC3, OGFC4 (with lime) and OGFC5 (with lime) and the mixtures of AC designated in ACB (Range B) and ACC (Range C). Samples OGFC and AC was determined the density parameters along with the volumetric properties, voids, empty bitumen ratio and other properties, being prepared with asphalt cements oil (CAP) 60/85 and CAP 55/75 respectively. In the test PM Cantabro it was observed that increasing the binder content leads to a consequent improvement in wear resistance. In RT assays, it was found that no peak maximum variable resistance trends in different amounts of binders, blends OGFC. In the RT assays, it was found that there are variable maximum strength values, in the different binder contents, in the OGFC mixtures. The RM test showed that the deformability of the blends increases as the amount of binder increases, and consequently decreases the value of RM, it being understood that the asphalt binder decreases the rigidity of the blends. The increase of temperature and decrease of charging frequency increases the deformability for all mixes for making a termosusceptivel behavior. In the sound absorption assay, the five OGFC blends exhibited fairly high absorption values with variations in peak absorption values between 0.90 and 0.98 between the 500 and 800 Hz frequency band. OGFC presented values of sound absorption higher than the values of dense asphalt mixtures found in the literature. The hydraulic conductivity test showed that the asphalt content directly influences the value of the hydraulic conductivity coefficient. With regard to the determination of the design content of the CPA blends, the only content that met all the specifications of the DNER-ES-386/99 standard was the 4% binder content. The OGFC1 mixture presented the best mechanical performance and the OGFC5 blend presented the best results from a functional point of view, but did not achieve good results from the mechanical point of view, presenting limit values required by standard DNER-ES-386/99. In relation to the values of deflection, horizontal deformation of traction and vertical deformation of compression, the OGFC caused a small contribution to the structure of the pavement generating a small decrease of these parameters. For the N of fatigue, a small contribution of the OGFC in the results of N of fatigue in the pavement was realized which took into consideration its use. / O transporte rodoviário é de extrema importância para o desenvolvimento do Brasil e pelo crescente aumento do tráfego de veículos no trasporte de pessoas confere-se uma dependência excessiva em relação às rodovias. A qualidade da malha viária do país requer melhorias, tanto aos aspectos estruturais (capacidade de resistência aos esforços solicitados pelo tráfego) quanto aos funcionais na condução do veículo, especialmente em termos de segurança e acústica, exigindo a construção de pavimentos cada vez mais criteriosos e aprimorados. Entre os diversos tipos de misturas asfálticas, a mistura asfáltica do tipo Camada Porosa de Atrito (CPA), apresenta algumas características que servem como uma alternativa para a melhoria funcional de um pavimento. No presente trabalho verificado o comportamento mecânico e funcional de cinco tipos de misturas de CPA que serão utilizadas em obras de rodovias federais do Rio Grande do Sul BR 158 e BR 285, confrontando com dados de duas misturas de Concreto Asfáltico (CA) - (Faixa B e C). Para investigar as propriedades mecânicas foram usados os ensaios mecânicos Módulo de Resiliência (MR), Resistência a Tração (RT) e o ensaio de Perda de Massa Cântabro (PM), para avaliar as propriedades funcionais foram usados os ensaios de absorção sonora e de condutibilidade hidráulica e por fim para avaliar a contribuição estrutural da CPA em pavimentos flexíveis realizou-se uma análise mecanística. As cinco misturas de CPA foram designadas em CPA1, CPA2, CPA3, CPA4 (com cal) e CPA5 (com cal) e as misturas de CA designadas em CAB (Faixa B) e CAC (Faixa C). Nas amostras de CPA e CA determinou-se os parâmetros de densidade juntamente com as propriedades volumétricas, volume de vazios, relação betume vazio e outras propriedades, sendo preparadas com ligante CAP 60/85 e CAP 55/75, respectivamente. No ensaio de PM Cântabro observouse, que um aumento no teor de ligante leva a uma consequente melhoria da resistência ao desgaste. Nos ensaios de RT constatou-se que há valores de resistência máxima variáveis, nos diferentes teores de ligantes, nas misturas de CPA. O ensaio de MR demonstrou que a deformabilidade das misturas aumenta ao passo que a quantidade de ligante aumenta, e consequentemente o valor de MR diminui, ficando claro que o ligante asfáltico diminui a rigidez das misturas. O aumento da temperatura e redução da frequência de carregamento aumenta a deformabilidade para todas as misturas por apresentarem um comportamento termosusceptível. No ensaio de absorção sonora, as cinco misturas de CPA apresentaram valores de absorção bastante elevado, com variações de valores do pico de absorção entre 0,90 a 0,98, entre a faixa de frequência de 500 a 800 Hz. As misturas de CPA apresentaram valores de absorção sonora maior que os valores de misturas asfálticas densas encontradas nas literatura. O ensaio de condutividade hidráulica demonstrou que o teor de asfalto e o volume de vazios influenciam diretamente no valor do coeficiente de condutividade hidráulica. Com respeito à determinação do teor de projeto das misturas de CPA, o único teor que satisfez todas as especificações da norma DNER 386/99 foi o teor de ligante de 4%. A mistura de CPA1 apresentou o melhor desempenho mecânico e a mistura de CPA5 apresentou os melhores resultados no ponto de vista funcional, porém não atingiu bons resultados no ponto de vista mecânico, apresentando valores limites exigido pela norma DNER-ES- 386/99. Em relação aos valores de deflexão, deformação horizontal de tração e deformação vertical de compressão, a CPA originou uma pequena contribuição para a estrutura do pavimento gerando uma pequena diminuição desses parâmetros. Para o N de fadiga, percebeu-se uma pequena contribuição da CPA nos resultados encontrados de N de fadiga nos pavimento os quais levou-se em consideração sua utilização.

Este trabalho apresenta um procedimento para auxiliar na determinação da vida útil de pavimentos flexíveis através da determinação de tensões e deformações causadas pela solicitação de um eixo padrão na estrutura de pavimentos flexíveis utilizando Redes Neurais Artificiais. Para treinamento e validação das redes foram utilizadas bacias de deflexões hipotéticas geradas com o auxílio do programa ELSYM5, simulando o carregamento com falling weight deflectometer. Foram criados quatro conjuntos de bacias hipotéticas, dois para pavimentos de três camadas e dois para pavimentos de quatro camadas. As redes neurais artificiais foram treinadas e validadas utilizando-se o simulador EasyNN-plus, que utiliza redes multilayer perceptron com algoritmo de aprendizagem backpropagation. Os dados de entrada das redes são as espessuras das camadas do pavimento e a bacia de deflexão. Como saída, têm-se as tensões e deformações na face inferior do revestimento e no topo do subleito e os módulos de resiliência das camadas do pavimento. Foram determinadas retas de regressão, coeficientes de regressão e histogramas de erros entre os valores reais (ELSYM5) e os valores previstos (RNA). Os resultados obtidos pelas redes neurais artificiais apresentaram boa correlação com os valores reais, demonstrando a capacidade das redes neurais para auxiliar na determinação da vida útil de pavimentos flexíveis, ao estimar diretamente as tensões e deformações em pontos específicos da estrutura. / This paper presents a procedure to assist the evaluation of the remaining life of flexible pavements by means of the determination of stresses and strains caused by a standard load in flexible pavements structures using artificial neural networks. Hypothetical deflections basins, generated by the ELSYM5 program, simulating the load applied by a falling weight deflectometer, were used to train and to validate the networks. Four sets of hypothetical basins were created, two for pavements with three layers and two for pavements with four layers. The artificial neural networks were trained and validated using the EasyNN-plus simulator, which uses multilayer perceptron networks with back-propagation learning algorithm. The networks input data are the pavements layers thickness and the deflection basin. The networks outputs are the stresses and strains in the bottom of the asphalt layer and at the top of the subgrade and resilience modulus of the pavement layers. The results obtained by the artificial neural networks showed good correlation with the real values, demonstrating that neural networks have capacity to assist in the evaluation of the remaining life of flexible pavements, estimating directly the stresses and strains of specific points of the pavement structure.

No Brasil os pavimentos novos de rodovias e corredores de ônibus com tráfego pesado tem sido dimensionados empregando-se métodos empíricos e avaliados estruturalmente utilizando a análise mecanicista baseada na teoria da elasticidade. Nestes procedimentos as características de deformabilidade dos revestimentos de misturas asfálticas usualmente são consideradas fixas para uma determinada temperatura e uma velocidade de carregamento. Em campo, os pavimentos estão sujeitos a uma variedade de condições climáticas e operacionais diferentes daquelas preestabelecidas no dimensionamento. Considerando que os revestimentos asfálticos são constituídos de materiais visco-elásticos, dependentes das condições operacionais, o trabalho teve por objetivo, através de estudos paramétricos e utilizando modelos comportamentais constantes na bibliografia existente, verificar a influência da variação da temperatura e da velocidade dos veículos pesados no desempenho dos pavimentos dimensionados através dos procedimentos tradicionalmente adotados pelos principais órgãos rodoviários brasileiros. O trabalho verifica ainda, embasado na análise mecanicista, a adequabilidade estrutural das espessuras mínimas de revestimento asfáltico recomendadas pelos métodos empíricos para cada nível de solicitação do tráfego, em função de eventuais alterações nas condições climáticas e operacionais que possam ocorrer durante a vida útil do pavimento em campo. / In Brazil, the new highways pavements and bus lane with heavy traffics have been dimensioned by empirical methods and structurally evaluated using mechanistic elastic theory. In these procedures the characteristics of deformability of asphalt pavements courses are usually fixed to a specific temperature and loading speed. In the fields, the pavements are exposed to a variety of different climatic and operational conditions from those previous established. Considering that the asphalt layers are made from thermo-visco-elastic and depends on the operational conditions, the aim of this current study was to verify the influence of the temperature variation also the speed of heavy vehicles in the performance of pavements through procedures traditionally adopted by road agencies and parametric studies using behavioral models in existing literature. This academic work also notes, based on mechanistic criteria, structural adequacy of the asphaltic surface course minimum thickness recommended by empirical methods for each traffic demand, due to possible changes in climatic and operational conditions that may occur during the pavement area lifecycle.

No Brasil os pavimentos novos de rodovias e corredores de ônibus com tráfego pesado tem sido dimensionados empregando-se métodos empíricos e avaliados estruturalmente utilizando a análise mecanicista baseada na teoria da elasticidade. Nestes procedimentos as características de deformabilidade dos revestimentos de misturas asfálticas usualmente são consideradas fixas para uma determinada temperatura e uma velocidade de carregamento. Em campo, os pavimentos estão sujeitos a uma variedade de condições climáticas e operacionais diferentes daquelas preestabelecidas no dimensionamento. Considerando que os revestimentos asfálticos são constituídos de materiais visco-elásticos, dependentes das condições operacionais, o trabalho teve por objetivo, através de estudos paramétricos e utilizando modelos comportamentais constantes na bibliografia existente, verificar a influência da variação da temperatura e da velocidade dos veículos pesados no desempenho dos pavimentos dimensionados através dos procedimentos tradicionalmente adotados pelos principais órgãos rodoviários brasileiros. O trabalho verifica ainda, embasado na análise mecanicista, a adequabilidade estrutural das espessuras mínimas de revestimento asfáltico recomendadas pelos métodos empíricos para cada nível de solicitação do tráfego, em função de eventuais alterações nas condições climáticas e operacionais que possam ocorrer durante a vida útil do pavimento em campo. / In Brazil, the new highways pavements and bus lane with heavy traffics have been dimensioned by empirical methods and structurally evaluated using mechanistic elastic theory. In these procedures the characteristics of deformability of asphalt pavements courses are usually fixed to a specific temperature and loading speed. In the fields, the pavements are exposed to a variety of different climatic and operational conditions from those previous established. Considering that the asphalt layers are made from thermo-visco-elastic and depends on the operational conditions, the aim of this current study was to verify the influence of the temperature variation also the speed of heavy vehicles in the performance of pavements through procedures traditionally adopted by road agencies and parametric studies using behavioral models in existing literature. This academic work also notes, based on mechanistic criteria, structural adequacy of the asphaltic surface course minimum thickness recommended by empirical methods for each traffic demand, due to possible changes in climatic and operational conditions that may occur during the pavement area lifecycle.