When analyzing the road network of the country, it is noticed that the extension of paved roads is very small. This fact is mainly due to reduced public resources and the high costs of traditional materials utilized in the paving of roads. Increasingly performing pavements requires the utilization of local materials, which do not always have the technical properties that meet the valid standards. Thus, it is necessary the search for products or mechanisms that improve these features and that make possible the utilization of local materials to replace conventional materials. The use of cement has been, long-standing, a good additive to improve the properties of soils. This dissertation presents the results of a saprolite soil of volcanic rock, improved with cement, located in the city of Silveira Martins-RS, for application as base layer in roads of low traffic volume. The analysis seeks to avail of the concepts of Soil Mechanics along with knowledge of the Mechanical Pavement. In this research were performed, among others, characterization tests, soil classification, determination of the California Bearing Ratio (CBR), Compressive Strenght (CS), Indirect Tensile Strength (ITS) and triaxial tests of repeated loads to determine the Resilient Modulus (RM). With the results of the tests cited, it was held the mechanistic analysis, through the SisPav program in order to analyze the potential use of improved soil with cement in substitution of a conventional material. The results demonstrate that the use of these studied soils meet the normative specifications and have great potential for utilization as bases of pavement on highways with low traffic volume. / Ao analisar a malha rodoviária do país, percebe-se que a extensão de rodovias pavimentadas é muito pequena. Este fato deve-se, principalmente, aos reduzidos recursos públicos e aos altos custos dos materiais tradicionais empregados na pavimentação de rodovias. Cada vez mais a execução de pavimentos necessita da utilização de materiais locais, que nem sempre apresentam as propriedades técnicas que atendam as normas vigentes. Sendo assim, faz-se necessário a busca de produtos ou mecanismos que melhorem essas características e que tornem viável a utilização dos materiais locais em substituição aos materiais convencionais. A utilização de cimento já é de longa data, um bom aditivo para melhorar as propriedades de solos. Esta dissertação apresenta os estudos de um solo saprolítico de rocha vulcânica, melhorado com cimento, localizado na cidade de Silveira Martins-RS, para sua aplicação como camada de base em rodovias de baixo volume de tráfego, valendo-se dos conceitos da Mecânica dos Pavimentos Nesta pesquisa foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, classificação do solo, determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC), Resistência à Compressão Simples (RCS), Resistência à Compressão Diametral (RCD) e ensaios triaxiais de cargas repetidas para determinação do Módulo de Resiliência (MR). Com os resultados dos ensaios citados realizou-se a análise mecanicista, através do programa SisPav, a fim de investigar o potencial emprego do solo melhorado com cimento em substituição a um material convencional. Os resultados demonstram que a utilização do solo estudado atende as especificações normativas e apresenta grande potencialidade para utilização como base de pavimento em rodovias com baixo volume de tráfego.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The use of recycled materials can become a constructive application with good acceptance in the road sector, and is a great contribution to the sustainability policy. In this scenario, the study of economic and sustainable techniques for execution, construction and maintenance of highways, forces a survey in which they can find alternatives to the use of materials that reduce energy consumption, taking into account also the environmental appeal. Therefore, this is an objective research on the study of a way to use, reuse, and improve the use of the recycled asphalt pavement (RAP) in hot asphalt mixtures. This is possible due to the RAP's recycling process being a viable option to replace conventional pavement materials. Then, the RAP becomes an alternative when someone wishes to improve the properties of a material, called particle size stabilization, aiming at a correct particle size and obtain a material with greater strength, efficiency and lower cost. To achieve the purpose of this study, laboratory tests were made to evaluate the mechanical properties and adhesiveness of mixtures containing 10% addition of RAP, 20% and 30%, compared to a reference mix without the RAP addition. Additionally, the initial use of the Bailey method was an important factor to the formation of the mixtures and selection of the aggregates used to Superpave methodology to design dosage strength and preparing of the samples. For mechanical evaluation were used resilient modulus tests (RM) and to review viscoelastic were used uniaxial dynamic modulus test. In addition, the indirect tensile strength tests were performed (RT) and Flow Number (FN) and damage tests induced moisture through the Modified Lottman test and wear a Cantabro abrasion, for evaluation of the properties of adhesion and cohesion of the mixtures, respectively. So after obtained these results, it was possible to make an analysis of the use of these hot mix asphalt recycling hot pavements, as well as assess how much conventional mixtures can be improved with the inclusion of recycled material, replacing virgin aggregate. Then, it was possible to infer that the mechanical evaluation showed positive results with the addition of RAP compared to a reference blend. It´s possible to reduce the new binder content between 13 and 37%. The results showed that RM stiffness and indirect tensile strength increases with RAP amount. Furthermore, the FN test results showed reductions on permanent deformation and rutting of the RAP´s mixtures. Through the master curve obtained by dynamic module, along with modeling 2S2P1D, it was found that the CAF10 mixture unexpectedly had stiffness greater than the CAF20 mixture, which has 20% more RAP than the previous. / A utilização de materiais provenientes da reciclagem pode se tornar uma aplicação construtiva com boa aceitação no setor rodoviário, além de contribuir na política de sustentabilidade. Com isso, torna-se viável o estudo de técnicas econômicas e sustentáveis para execução, construção e manutenção de rodovias, forçando uma pesquisa em que se possa encontrar alternativas para o uso de materiais que diminuam o consumo de energia, levando em conta, ainda, o apelo ambiental. Por isso, essa pesquisa se objetiva no estudo de uma maneira de utilizar, reutilizar e melhor aproveitar o material fresado em misturas asfálticas a quente. Isto se dá devido ao processo de reciclagem deste material ser uma alternativa de possível substituição aos materiais convencionais naturais de pavimentação como, por exemplo, a pedra britada. Então, o material asfáltico do pavimento deteriorado (fresado) torna-se uma das alternativas quando se deseja melhorar as propriedades de um material, denominada estabilização granulométrica, visando corrigir sua granulometria e obter um material com maior resistência, eficiência e menor custo. Para atingir o objetivo desta pesquisa, foram realizados ensaios laboratoriais que pudessem avaliar as propriedades mecânicas e de adesividade das misturas contendo 10% de adição de fresado, 20% e 30%, comparadas a uma mistura de referência sem adição de agregado reciclado. Além disso, a utilização inicial do Método Bailey foi um fator importante para a formação das misturas e seleção dos agregados, sendo utilizada a metodologia Superpave para dosagem do teor de projeto e moldagem das amostras. Para avaliação mecânica, foram usados ensaios de módulo de resiliência (MR) e, ainda, para avaliação viscoelástica, ensaio de módulo dinâmico uniaxial. Além destes, foram realizados ensaios de resistência à tração indireta (RT) e Flow Number (FN) e, também, ensaios de dano por umidade induzida, através do ensaio de Lottman Modificado, e desgaste por abrasão Cântabro, para avaliação das propriedades de adesividade e coesão das misturas, respectivamente. Assim, após obtidos estes resultados, foi possível efetuar uma análise da utilização destas misturas asfálticas na reciclagem a quente de pavimentos, bem como avaliar o quanto as misturas convencionais podem ser melhoradas com a inserção de material reciclado, em substituição ao agregado virgem. Então, foi possível concluir que a avaliação mecânica apresentou resultados positivos com a adição de fresado, quando comparados a uma mistura de referência. Os resultados de MR mostraram que a rigidez aumenta ao passo que a quantidade de fresado é maior na composição das misturas, o mesmo foi possível verificar através dos ensaios de RT, os quais apresentaram valores crescentes. Além disso, o ensaio de FN comprovou que o fresado aumenta a rigidez das misturas. Através da curva mestra obtida pelo módulo dinâmico, juntamente com a modelagem 2S2P1D, foi possível constatar que a mistura CAF10, inesperadamente, apresentou rigidez maior que a mistura CAF20, a qual tem 20% a mais de fresado que a anterior.

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.

Este trabalho apresenta um procedimento para a análise e seleção de estratégias de manutenção de pavimentos em malhas de redes de rodovias, sendo proposto um modelo de sistema de gerência de pavimentos que inclui análises de riscos. O trabalho propõe a análise concomitante de diversas rodovias que sejam gerenciadas por uma mesma instituição, de modo a identificar os efeitos das estratégias individuais de manutenção sobre os custos totais para administração da malha. Para tanto são integrados elementos das análises em nível de projeto, com elementos adicionais, contendo informações especialmente relacionadas a riscos, de diversas naturezas e que possam ter impacto nas análises pelo sistema. Os conceitos fundamentais dos sistemas de gerência de pavimentos, tanto para aplicação em nível de rede, como para o nível de projeto, são utilizados no procedimento proposto de modo que grande parte dos dados requeridos é comum aos distintos níveis. O principal objetivo da integração entre os níveis de projeto e de rede é aumentar a confiabilidade dos resultados. Assim, a estrutura se inicia pelo nível de projeto, o qual contempla informações detalhadas acerca das condições dos pavimentos. Nesta etapa, os segmentos homogêneos são detalhadamente delimitados, e a utilização de variáveis obtidas por correlações é indicada. Tais elementos permitem que as intervenções sejam propostas de modo mais assertivo no curto prazo. Para a conexão entre os níveis de projeto e de rede, são selecionadas variáveis de desempenho advindas de medidas diretas sobre as condições dos pavimentos. É mais conveniente a utilização de variáveis que estejam alinhadas com requerimentos contratuais ou indicadores de desempenho. No nível de rede, a segmentação homogênea está orientada para fornecer resultados não detalhados, mais genéricos e de maior amplitude, que estatisticamente incluem variações de desempenho, comuns às projeções de médio e longo prazo. Para o procedimento, são elaborados cenários de análises, alinhados com políticas, objetivos, restrições, entre outros aspectos que possam influenciar a seleção de estratégias para intervenções em pavimentos. A ampliação dos elementos considerados nas análises, que resulta no nível proposto nesta tese, inclui estudos específicos sobre riscos. Os diversos riscos envolvidos na administração de rodovias vêm sendo explorados em maior profundidade em virtude da crescente participação da iniciativa privada em contratos de concessão. Os riscos são, portanto, considerados nos distintos níveis das organizações, a partir dos quais são eleitos aqueles que estejam relacionados e exerçam maiores impactos na gestão dos pavimentos. O estudo de caso conduzido para apresentar o procedimento contempla a análise de três rodovias concessionadas, considerando suas características especificas como condições dos pavimentos e requisitos contratuais. A partir do estudo de caso é possível pontuar aspectos relevantes nas análises em nível de rede, contribuindo para a construção de sistemas altamente orientados. / This thesis presents a procedure for the performing analysis and selection of strategies for the maintenance of road pavements in highways networks, by proposing a model of pavement management system that includes risk analysis. The work proposes the concomitant analysis of several highways that are managed by the same institution, in order to identify the effects of the individual maintenance strategies on the total costs for the administration of the network. For this purpose, the elements from project-level and network-level analysis are integrated with additional elements, especially those related to risk information, diverse in nature and with the capacity of impact on the system\'s analysis. The fundamental concepts of pavement management systems for both network-level and project-level are applied in the proposed procedure as the majority of the required data is common in both levels. The main purpose of the integration between the levels is to increase the reliability of the results. Thus, the structure begins at project-level, which includes detailed information about the condition of the pavements. In this step, the homogeneous segments are well delimited and the use of correlation obtained variables is indicated. These elements allow the proposed interventions to be more assertive on a short-term period. The indicators selected for the connection between project-level and network-level come from direct measurements on the conditions of the pavements. It is more convenient to use variables that are in line with contractual requirements or performance indicators. At the network level, homogeneous segmentation is oriented to provide not detailed results but to consider the larger scale. That includes, from statistically point of view, performance variations, common on projections for the medium and long-term. For the procedure, analysis scenarios are elaborated, in line with policies, objectives, constraints, and other aspects that may influence the selection of strategies for pavements interventions. The expansion of the elements considered in the analysis, which results in the proposed level, includes specific studies on risks. The various risks involved in the management of roads have been deeply explored due to the increasing participation of private partners in concession contracts. Therefore, the risks are considered in the different levels of the organizations. From those risks, the ones that are related and imply in a greater impact in the management of pavements are elected. The case study conducted to present the procedure includes the analysis of three highways under concession of a PPP (Private Public Partnership), considering its specific characteristics and pavements conditions, and contractual requirements. From the case study it is possible to draw attention to important aspects of the analysis at a macro network-level, contributing to the construction of highly oriented systems.

Os primeiros estudos sobre pavimentos de concreto continuamente armados (PCCA) foram desenvolvidos em zonas cujo clima característico é o temperado (EUA, Holanda e Bélgica), não se tendo estudos técnicos acerca do comportamento do pavimento em ambiente tropical. A premissa de funcionamento do PCCA está baseada na não execução de juntas de retração, obrigatórias em pavimentos de concreto simples (PCS), ou seja, as fissuras devido à retração do concreto ocorrem aleatoriamente, sendo controladas pela elevada taxa de armadura longitudinal disposta longitudinalmente ao longo de toda a extensão do pavimento. Como essa armadura não possui função estrutural, pois é colocada acima da linha neutra da placa, no banzo comprimido, sua função é manter as fissuras fortemente apertadas, garantindo suavidade ao rolamento e elevada transferência de carga (LTE), a qual ocorre pelo intertravamento dos agregados nas faces fissuradas, proporcionando assim um pavimento de alta durabilidade e que dispende baixíssimos custos com manutenção. No Brasil, a primeira experiência com PCCA teve início no ano de 2010, quando foram construídas quatro seções de 50 m de extensão cada, consideradas curtas em comparação aos 400 m de extensão de um PCCA rodoviário que podem ser alcançados ao final de um dia de trabalho. O monitoramento contínuo de tais seções mostrou haver uma diferença muito significativa de comportamento, comparado aos PCCA tradicionais, no que tange o tempo decorrido para estabelecimento do padrão de fissuração (a primeira fissura surgiu um ano após a construção), bem como espaçamento médio entre as fissuras, devido à curta extensão das placas e a inexistência de um sistema de ancoragem nas extremidades. Assim, para melhor compreender o comportamento de pavimentos de concreto com armadura contínua com padrões condizentes à realidade rodoviária em ambiente tropical, em janeiro de 2016, foi construído no campus da Universidade de São Paulo o primeiro PCCA de longa extensão do Brasil, com 200 m de comprimento. Foram empregados quatro diferentes tipos de concreto, variando o tipo de cimento e o tipo de agregado, bem como foram empregados aço galvanizado e aço comum. Para entender o comportamento do pavimento sob as condições climáticas brasileiras foram realizados três estudos: levantamento de fissuras (espaçamento e abertura), modelagem analítica do espaçamento entre fissuras através de modelos de previsão de retração em concreto e testes com FWD para avaliação da eficiência de transferência de carga (LTE) entre as fissuras. A análise do padrão de fissuração mostrou que o desenvolvimento das fissuras aconteceu conforme a literatura técnica, tendo início na primeira semana após a concretagem e atingindo aproximadamente 60% do número total de fissuras antes do primeiro mês. As seções centrais possuem o maior número de fissuras, pois estão ancoradas pelas seções de extremidade, onde o surgimento das fissuras é mais lento por conta da falta de ancoragem. As aberturas das fissuras mostraram-se maiores nas posições com aço galvanizado devido à menor aderência aço-concreto nesse caso, em comparação às posições com aço comum. O modelo de previsão de retração no concreto que melhor se aproximou do espaçamento médio desenvolvido em campo foi o modelo do Eurocode 2, com diferenças em torno de 30%, aproximadamente. As análises de LTE mostraram um desempenho muito satisfatório, apesar de a LTE nas regiões com aço galvanizado ter resultado menor do que a LTE nas regiões com aço comum. / The first studies on continuously reinforced concrete pavements (CRCP) were developed in areas in which the typical weather is temperate (United States, Netherlands and Belgium), with no technical studies carried out in tropical weather. CRCP structural premise is based on a slab without construction joints which are required in jointed plain concrete pavements (JPCP); i.e., CRCP cracks due to concrete shrinkage occur randomly being controlled by the high longitudinal reinforcement percentage, positioned longitudinally along the pavement length. As the longitudinal reinforcement has no structural role, because it is placed above the slab neutral axis, in the compression zone, its main function is to keep cracks strongly tight, ensuring a smooth ride and high load efficiency transfer (LTE) at cracks, which occurs through aggregates interlocking, thereby providing a highly durable pavement with low maintenance costs. The first experience with CRCP in Brazil started in 2010, when four experimental sections were constructed. Each section is 50 meters long, short when compared to the traditional CRCP that can extend for over 400 meters providing that concrete pouring does not stop. Continuous monitoring of these sections has shown that the short CRCP behaves differently from traditional CRCP, regarding the time taken for the cracking pattern full development (the first crack was visible on the surface one year after the construction), as well as average cracking space due to the slab\'s short extension and lack of anchorage. Therefore, in order to fully analyze the behavior of a traditional CRCP under tropical weather, in January 2016, the first long extension CRCP in Brazil was built, at the University of São Paulo campus, with 200 meters length. Four types of concrete were applied in the construction, varying cement and aggregate type. Galvanized and ordinary steel were used as well. To analyze the pavement behavior under Brazilian climatic conditions, three studies were carried out: cracks surveys (spacing and width), analytical modeling crack spacing through shrinkage prediction models and Falling Weight Deflectometer testing to evaluate the crack\'s load transfer efficiency (LTE). Cracking pattern analysis has shown cracks development consistent with technical literature. The first cracks appeared during the first week after concrete placement and, before the first month, about 60% of the total cracks number had developed. Central sections presented greatest number of cracks as they are anchored by the outer sections, where cracking occurs slower due to the lack of anchorage. Cracks width was higher in areas with galvanized steel due to the weaker steel-concrete bond, when compared to areas with common steel. The shrinkage prediction model for concrete that better approached the average field crack spacing was the Eurocode 2, with mean difference of 30%. LTE analysis has shown a quite satisfactory performance, even though LTE in areas with galvanized steel is lower than LTE in areas with common steel.

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da variação do teor de umidade no valor do módulo de resiliência (MR) de um solo argiloso de subleito, tendo em vista que este parâmetro é muito susceptível à variações climáticas ambientais. Foram realizados ensaios triaxiais cíclicos para se estimar o módulo de resiliência de corpos de prova ensaiados em diversas condições de umidade. Verificou-se que o MR é influenciado pela tensão desvio, de forma que aquele aumenta com o acréscimo desta. Constatou-se que os corpos de prova moldados na Wot e submetidos a trajetórias de secagem e umedecimento alcançaram valores de MR superiores e inferiores, respectivamente, ao se comparar com o MR de corpos de prova ensaiados na Wot. Este fato foi também observado para os corpos de prova moldados com massa específica seca máxima, em teores de umidade abaixo e acima do teor ótimo. Determinou-se, ainda, a sucção no solo através do método do papel filtro e levantou-se a sua curva característica. Verificou-se que à medida que a umidade aumenta, a sucção diminui. Observou-se que o valor do MR aumenta com o aumento da sucção no solo. Este crescimento é tanto maior quanto maior seja a tensão desvio aplicada. Foi possível determinar a relação entre o MR, a tensão desvio e o módulo tangente inicial (Eo), proveniente dos ensaios de compressão simples. Relacionou-se, também, o Eo e a sucção no solo. / The aim of this work is to evaluate the influence of moisture content variation in resilient modulus value (MR) of a subgrade clayey soil, considering that this parameter is very susceptible to environmental climatic variations. Cyclic triaxial tests were performed to acess resilient modulus of specimens tested in several moisture conditions. lt has been verified that MR is influenced by deviator stress, so that the former increases with the latter increases. lt has been confirmed that specimens molded in Wot and submited to a drying and moistening route reached MR values higher and lower, respectively, to compare with MR of specimens tested in Wot. This fact was also observed for the specimens molded with dry density, in moisture contents below and above of optimum moisture content. lt has been also determined the soil suction using filter paper method and it has been built its characteristic curve. lt has been verified that when moisture increases, the suction decreases. lt has been observed that MR value increases with the soil suction increase. This increase is as bigger as bigger the applied deviator stress be. lt was possible to determine the relationship between MR, deviator stress and parameters from compressive strength tests. lt has been related parameters from compressive strength tests and soil suction.

Apresenta-se um trabalho numérico e experimental, com o objetivo de estudar o comportamento dos pavimentos de concreto estruturalmente armados, quando submetidos a forças verticais estáticas e repetidas. Avalia-se a contribuição da armadura de flexão, na resistência de placas de concreto apoiadas sobre meio elástico. Verifica-se experimentalmente o modo de ruína de placas submetidas a carregamento monotônico e a carregamento repetido, com e sem armadura, e acompanha-se o desenvolvimento das fissuras no concreto e das deformações no aço. Comparam-se os resultados obtidos, com as recomendações da NBR 6118:2003, para o dimensionamento de estruturas submetidas à fadiga. É desenvolvido modelo numérico capaz de representar a interface do solo com a placa do pavimento, a fissuração do concreto, a contribuição da armadura e o comportamento pós-fissuração. Com auxílio do modelo numérico, validado a partir dos resultados experimentais, estuda-se a influência de alguns parâmetros importantes para o dimensionamento dos pavimentos, tais como: capacidade de suporte da fundação, espessura das placas, área de aço, dimensões das placas em planta, posição de aplicação da força e presença de juntas de transferência de deslocamento. Os resultados experimentais mostram uma significativa contribuição da armadura positiva na resistência de placas isoladas sob forças verticais centradas. Verificou-se que as forças repetidas provocam fadiga do aço e que o número de ciclos depende da deformação provocada na armadura. A partir dos resultados são traçadas diretrizes para o dimensionamento, no qual devem ser considerados os momentos positivos e os negativos, e deve ser feita a verificação da fadiga do concreto e da armadura / A numerical and experimental study on the behavior of structurally reinforced concrete pavement under vertical static and repeated load is presented. The contribution of bending reinforcement to the strength of concrete slab is assessed. It is experimentally verified the fracture of reinforced and plain concrete slabs under monotonic loads and under cyclic loads. The concrete cracking and the strain on steel are monitored. The results are compared to the brazilian code recommendations to the design of structures under fatigue. A numerical model that represents the soil-slab interface, the concrete cracking, the reinforcement contribution and the tension stiffening behavior is developed. Some important parameters to the pavement design are analyzed using this finite element model, whose reliability was verified to experimental results. These parameters are: the soil capacity; the slab thickness; reinforcement ratio; slab dimensions; load positions; and joints conditions. The tests data show an important contribution of the positive reinforcement on the strength of an isolated slab with centered load. It has been verified the fatigue of the steel. The number of cycles depends on the reinforcement strain. The results are used to propose some directions to the design. The positive and negative bending moments have to be considered and the fatigue on the concrete and on the reinforcement has to be verified

A construção civil gera impactos ambientais que merecem atenção especial, uma vez que é uma das áreas que mais produz resíduos dentre as atividades econômicas. Os agregados reciclados de resíduos de construção e demolição podem ser utilizados em diversas áreas, apresentando desempenhos mecânico e hidráulico adequados quando comparados aos agregados naturais. Esta pesquisa consiste em estudar a viabilidade o uso de agregado reciclado misto (ARM) e misturas solo-ARM como materiais geotécnicos em camadas de bases e sub-bases de pavimentos. Para isso, foram realizados ensaios de caracterização física e comportamento mecânico. Para comparação, foram estudados também um agregado natural (AN) e uma mistura de solo-AN. Os resultados mostraram que a energia de compactação teve efeito positivo sobre o comportamento do ARM e misturas de solo-ARM. Observou-se ainda que o ARM apresentou ganho de resistência e rigidez devido ao efeito de auto-cimentação. No que se refere à adição de solo, as misturas de solo-ARM apresentaram uma diminuição no valor de CBR em relação a misturas compostas exclusivamente por ARM, contudo houve um aumento nas demais propriedades mecânicas. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que o ARM e as misturas solo-ARM apresentam características físicas e comportamento mecânico adequados para uso em camadas de base e sub-base de pavimentos urbanos. / Civil construction generates environmental impacts that deserve special attention, since it is one of the areas that produces the most waste among economic activities. The recycled aggregates of construction and demolition waste can be used in several areas, presenting adequate mechanical and hydraulic performances when compared to natural aggregates. This research consists of studying the feasibility of using recycled mixed aggregate (RMA) and soil-RMA mixtures as geotechnical materials in base and sub-base layers of pavements. For that, tests of physical characterization and mechanical behavior were carried out. For comparison, a natural aggregate (NA) and a soil-NA mixture were also studied. The results showed that the compaction energy had a positive effect on the behavior of RMA and soil-RMA mixtures. It was also observed that the RMA showed strength gain and stiffness due to the self-cementing properties. Concerning soil addition, the soil-RMA mixtures presented a decrease in the CBR value in relation to mixtures exclusively composed by RMA, but there was an increase in the other mechanical properties. Based on the results obtained, it can be concluded that the RMA and the soil-RMA mixtures present physical characteristics and mechanical behavior suitable for the use in base and sub-base layers of urban pavements.

Na construção de rodovias, as condições de umidade e densidade observadas na compactação são, geralmente, próximas daquelas correspondentes ao pico da curva de compactação obtida no ensaio Proctor. É sabido que variações ambientais no decorrer da vida do pavimento podem alterar, de maneira significativa, a umidade do subleito e dos seus componentes e assim, as suas propriedades resilientes. O objetivo principal desta pesquisa é avaliar a influência da variação da umidade pós-compactação no módulo de resiliência de solos de rodovias do interior paulista a partir de resultados de ensaios de laboratório. Foram coletados e caracterizados setenta e três solos, e, dentre estes, selecionados trinta para a etapa de estudo da variação da umidade pós-compactação, após a realização de ensaios MCT, difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e azul de metileno para determinação da gênese. Os solos selecionados apresentam características distintas quanto à gênese, sendo metade laterítico e metade não-laterítico. Os corpos-de-prova foram compactados na umidade ótima e submetidos a processos de secagem e umedecimento e, posteriormente, realizados ensaios triaxiais cíclicos. Os resultados permitiram a modelagem do 'M IND.R' em função do estado de tensão para diferentes umidades e a avaliação da competência de alguns modelos matemáticos nesta representação. Estudou-se a influência da gênese e da granulometria sobre o valor do 'M IND.R' e avaliou-se a conseqüência da variação da umidade sobre este para solos lateríticos e não-lateríticos. Determinou-se uma expressão para estimar a variação do 'M IND.R' com a variação da umidade a partir do parâmetro k1, independentemente do estado de tensão. Pesquisou-se a existência de relações entre os parâmetros de regressão do modelo composto e os resultados dos ensaios de compressão simples e as propriedades físicas dos solos, de forma a permitir a estimativa do módulo de resiliência a partir do resultado de ensaios mais simples. Investigou-se a possibilidade de se utilizar as relações entre a variação do módulo tangente inicial com a variação da umidade para estimar os efeitos sobre o 'M IND.R'. / On road construction, the field compaction conditions are usually close to those determined from Proctor tests. Environmental variations may lead to changes in the pavement moisture and also changing its resilient properties. The main objective of this research is to study the influence of post-compaction moisture content variation on the resilient modulus of soils from São Paulo state pavements, using laboratory tests. To accomplish this objective, seventy three soils samples were collected and characterized. Among them, thirty samples were selected, after four different tests were carried out to determine the soils genesis, to study the post-compaction moisture content variation. Half of these selected soils are lateritic ones, and the other half are non-lateritic soils. The specimens were compacted at optimum moisture content and submitted to drying and moistening processes prior cyclic triaxial test to be carried out. The results allowed the resilient modulus modeling as a function at the stress state and the performance evaluation of five different models. The genesis and grain size distribution influence on the resilient modulus values were studied. The effects of moisture content variations on lateritic and non-lateritic soils were investigated. An expression to estimate the resilient modulus variations with the moisture variations was determined, independently of the stress state. The existence of relations of the compound model regression parameters with the results of unconfined compressive strength and soil properties were studied. The possibility of using the initial tangent modulus variations with the moisture variations to estimate the effects on the resilient modulus were also investigated.

O emprego de pavimentos permeáveis tem se tornado cada vez mais necessário como medida compensatória para amortecer as vazões de pico e atenuar os impactos gerados pelas chuvas torrenciais em áreas altamente urbanizadas. Dentre os materiais convencionalmente adotados como revestimento permeável no contexto nacional destacam-se os blocos de concreto intertravados (BCI) e o asfalto poroso. No entanto, internacionalmente, existem materiais alternativos que podem apresentar permeabilidade igual ou até mesmo superior. Sob esse prisma, convém destacar o uso dos blocos de concreto articulados (BCA), recentemente adotados nos Estados Unidos e na Coréia do Sul, cuja capacidade de infiltração vem mostrando-se bastante promissora. Diferentemente dos blocos intertravados, os BCA foram projetados para trabalhar em conjunto, já que são interconectados por meio do encaixe das articulações unidirecionais de cada peça, sobrepostas umas às outras, dispensando assim o uso de material de rejunte, o que por sua vez aumenta a permeabilidade do revestimento. Contudo, embora o desempenho hidráulico aparente ser eficaz, questiona-se se o pavimento de blocos de concreto articulados (PBCA) comporta-se de forma igualmente satisfatória em termos estruturais. Nesse sentido, visando avaliar o desempenho estrutural e hidráulico de um pavimento permeável de BCA, foi construída uma pista experimental (20 x 5 m) no Campus da USP, adotando-se dois tipos de base, uma de agregado reciclado (RCD) e outra de agregado natural (brita 1). Na análise estrutural utilizaram-se como parâmetros de avaliação as deflexões máximas obtidas via FWD (Falling Weight Deflectometer), a eficiência de transferência de carga (LTE - Load Transfer Efficiency) e por fim, os módulos de resiliência retroanalisados para cada camada. Ademais, a pesquisa ainda avaliou a influência da presença de fissuras ou trincas nos blocos no desempenho estrutural do pavimento, já que acabaram tornando-se recorrentes em ambas as seções avaliadas. Já na avaliação hidráulica, monitorou-se a taxa de infiltração in situ ao longo de quase vinte meses. Complementarmente, foram realizadas ainda avaliações laboratoriais dos materiais empregados e funcionais do pavimento. A análise estrutural indicou que o sentido articulado do BCA obteve respostas estruturais nitidamente melhores que o sentido não articulado em termos de módulo de resiliência, deflexões máximas e LTE, evidenciando que de fato as articulações conferem intertravamento ao pavimento, próximo ao propiciado pela areia de rejunte no BCI. A base de RCD por apresentar uma distribuição granulométrica mais bem distribuída do que a brita 1, também obteve melhores resultados. Já a presença de trincas ou fissuras nos blocos não acarretou comprometimento no desempenho estrutural da pista experimental, devido ao baixo grau de severidade da maioria das patologias encontradas, como atestou o levantamento funcional, cuja classificação indicou um pavimento em boas condições de serventia. No que diz respeito ao desempenho hidráulico, o pavimento apresentou um desempenho adequado em termos de capacidade de infiltração. Apesar da perda progressiva estimada em 20% ao ano, as taxas de infiltração in situ mantiveram-se acima de 10-3 m/s em todos os ensaios realizados, sendo, portanto, superior à maioria dos revestimentos permeáveis tradicionalmente utilizados como os blocos intertravados e a camada porosa de atrito, conforme descritos pela literatura. / Pervious pavements have become increasingly fundamental as a compensatory measure to attenuate peak flows and to mitigate the impacts generated by torrential storm water in highly urbanized areas. Among the usual materials applied in permeable surface layers, it is possible to highlight the interlocking concrete blocks (ICB) and the porous asphalt. However, internationally, there are alternative materials that are able to present a higher permeability. In this sense, the use of articulated concrete blocks (ACB) needs to be stressed. Recently adopted in United States of America and South Korea, ACB has presented promising infiltration rates. Unlike the ICB, the ACB was designed to work as an integrated framework due to the presence of articulated joints in one of the block directions, which allows discarding the jointing sand and as result, increases water infiltration. Nevertheless, although the pavement hydraulic performance seems to be successful, there are some doubts about the structural behavior. Thereby, aiming at evaluating the hydraulic and structural performance of an unidirectionally articulated concrete block pavement, a pavement experimental section (20 x 5 meters) was constructed at the University of São Paulo Campus. Two types of different bases were applied, namely recycled concrete aggregate (RCA) and natural aggregate. The structural assessment took into account the maximum deflection measurements, the load transfer efficiency (LTE) and the backcalculated elastic moduli of each layer. In addition, this work also evaluated the structural influence caused by the presence of damaged pavers, since it became a recurring problem. Regarding the hydraulic evaluation, the surface infiltration rate was monitored over twenty months after the pavement construction. Furthermore, functional and laboratorial analyses were carried out in order to check the structure serviceability level. The structural results indicated clearly that the articulated block side had better performance than the non-articulated block side in terms of elastic moduli, maximum deflections measurements and LTE, confirming the interlocking efficiency generated by the block shape, comparable to that one provided by the jointing sand in ICB. As the recycled aggregate was characterized by a more well graded particle size distribution than the natural aggregate, the RCA base also presented better structural responses. The presence of damaged blocks did not compromise the pavement structural performance, since the degree of severity was low, as verified by the functional evaluation, which showed a pavement in good conditions. Finally, concerning the hydraulic results, the pavement presented a high infiltration capacity. Even though an infiltration loss of about 20% per year has been detected, the infiltration rate remained greater than 10-3 m/s for all tests performed, being considerably higher than those found in pavements built with both interlocking concrete blocks and with porous asphalt, as reported in the literature.