Neste trabalho, a formulação linear do método dos elementos de contorno - MEC, baseada nas hipóteses de Kirchhoff, é adaptada à análise de estruturas de pavimentos de edifícios, considerando-se as interações entre elementos lineares e de superfície. Leva-se em conta, além da flexão, o comportamento dos elementos como membrana. A representação integral deduzida contempla todos os elementos estruturais envolvidos, portanto garantido a monoliticidade do conjunto sem a necessidade de impor compatibilizações de deslocamentos e equilíbrio das forças generalizadas de superfícies ao longo das interfaces. A formulação integral é deduzida a partir da primeira identidade de Betti, onde a placa é considerada com variação de espessura, quer seja contínua ou abrupta. Porém, nesse trabalho apenas o caso de placas e vigas com rigidez constante são tratados. A partir dessa formulação, a fim de reduzir o número de graus de liberdade do problema, apresenta-se um modelo alternativo, onde as vigas são representadas por seus eixos médios. Estende-se essa formulação à análise não-linear, através da inclusão de campos de esforços iniciais, onde as integrais de domínio são calculadas aproximando-se o campo de esforços iniciais em células internas. A solução não-linear é obtida a partir da formulação implícita, na qual as correções que devem ser dadas aos estados de curvatura e das deformações de chapa em uma determinada iteração, são obtidas através do operador tangente consistente, que é atualizado a cada iteração, e da correção dos esforços nos pontos da placa. O critério elasto-plástico utilizado é o de Von Mises e a distribuição das tensões é aproximada, em uma seção qualquer da placa, por pontos discretos, que seguindo um esquema gaussiano, permite a integração numérica para o cálculo dos esforços. / In this work, the plate bending linear formulation of the boundary element method - BEM, based on the Kirchhoff\'s hypothesis, is extended to incorporate beam elements. The final objective of the work is to obtain a numerical model to analyse building floor structures, in which stiffness is further increased by the presence of membrane effects. From the boundary integral representations of the bending and the stretching problems a particular integral equation to represent the equilibrium of the whole body is obtained. Using this integral equation, no approximation of the generalized forces along the interface is required. Moreover, compatibility and equilibrium conditions along the interface are automatically imposed by the integral equation. An alternative formulation where the number of degrees of freedom is further reduced is also investigated. In this case, the kinematics Navier-Bernoulli hypothesis is assumed to simplify the strain field for the thin sub-regions (beams). Then, the formulation is extended to perform non-linear analysis by incorporating initial effort fields. Then non-linear solution is obtained using the concept of the local consistent tangent operator. The domain integral required, to evaluate the initial effort influences, are performed by using the well-known cell sub-division. The non-linear behaviour is evaluated by the Von Mises criterion, that is verified at points along the plate thickness, appropriately placed to allow performing numerical integration to approach moments and normal forces using Gauss point schemes.

O desenvolvimento de novas técnicas de dimensionamento, construção e gerência de pavimentos requer o conhecimento dos efeitos dinâmicos da interação veículo-via, que dependem da irregularidade longitudinal do pavimento e de fatores associados ao veículo, como o espaçamento entre eixos, a velocidade de operação, caraterísticas de suspensão, a pressão de enchimento dos pneus e o tipo de rodagem dos eixos traseiros (rodagem dupla ou simples). Esta pesquisa tem por objetivo principal a quantificação das solicitações dinâmicas de veículos rodoviários de carga sobre os pavimentos, mediante utilização do programa computacional TruckSim e visa a quantificação dos efeitos dos fatores carga por eixo, tipo de veículo, velocidade dos veículos e irregularidade longitudinal sobre o desempenho dos pavimentos. Os resultados mostram que os efeitos dinâmicos, particularmente quando os pavimentos estão em condição ruim (IRI superior a 4), têm potencial de intensificar as forças atuantes na via em até 280%, considerando-se um excesso de carga de 7,5%, que é a tolerância estabelecida pela legislação brasileira, e que, de uma maneira global, podem reduzir a vida em serviço de um pavimento em até 87%. / The development of new techniques for design, construction and management of pavements requires the knowledge of the dynamic effects associated to vehicle-track interactions, which depends on the pavement roughness and vehicle characteristics, such as the spacing between axles, the operational speed, characteristics of suspension, the tire inflation pressure and wheel type of rear axle (dual or single). The main goal of this research is quantifying the dynamic stresses of road freight vehicles on the pavements, by using the computer program TruckSim, and aims to quantify the effects of the factors: axle load, vehicle type, vehicle speed and longitudinal roughness on the pavement performance. The results show that the dynamic effects, particularly when the pavements are in poor condition (IRI greater than 4), have the potential to intensify the forces acting on the road up to 280%, considering an overload of 7.5%, which is the tolerance established by Brazilian law, and that in global effects it can reduce the service-life of a pavement up to 87%.

Este trabalho apresenta um estudo experimental do comportamento de juntas transversais em placas de concreto simples, apoiadas sobre fundação elástica. Uma vez sujeita a tensões, provocadas tanto pelo carregamento como por empenamentos e variações volumétricas da placa, as juntas podem provocar uma redução sensível na vida do pavimento, caso não estejam devidamente dimensionadas para suportar as cargas impostas. Devido a isto, a conexão mecânica entre as placas do pavimento é fundamental para garantir uma melhor eficiência na transferência desses esforços e, consequentemente, um aumento na vida útil do pavimento. No trabalho, faixas de concreto, com dimensões de 220 cm x 60 cm e espessuras de 12 cm e 16 cm, foram ensaiadas com força monotônica até a ruína, considerando força em um dos lados da junta. O estudo analisou o comportamento do sistema placa-junta para diferentes dispositivos metálicos de transferência, sendo eles: barras de seções circulares e quadradas, placas e discos, adotando dois dispositivos por modelo ensaiado. Dois diferentes tipos de juntas foram analisados, segundo sua tipologia, como juntas serradas e juntas moldadas. Os resultados experimentais mostram que o aumento na espessura do pavimento aumenta sua capacidade resistente, para os dois tipos de junta. Já a tipologia da junta pode influenciar na força de ruína da peça, uma vez que a presença de concreto abaixo do dispositivo causa variação na rigidez vertical do conjunto, conhecida como interação concreto-barra, levando o modelo serrado a romper com uma carga superior. Os ciclos de carregamento aumentaram a propagação de fissuras sob o lado carregado, reduziram a força de fissuração em parte dos modelos, mas não reduziram sua força de ruína. O disco metálico, em função dos dados coletados, apresentou o melhor desempenho em relação aos demais, e é sugerido como o dispositivo de transferência de carga preferencial para se obter uma maior eficiência do sistema. / This paper presents an experimental study of the behavior of transverse joints in slabs of plain concrete, under elastic support. Once it subjects to tensions, caused so much by the loading as for warped and volumetric variations of the slap, the joints can cause a sensitive reduction in the life of the pavement, in case they are not properly design to support the loads forced. Due to this, the mechanical connection among the slabs of the pavement is fundamental to guarantee a better efficiency in the transfer of those efforts and, consequently, a prolongation in the useful life of the pavement. In the paper, concrete areas, with dimensions of 220 cm x 60 cm and thickness of 12 cm and 16 cm were loading frame monotonic until the rupture, in one on the sides of the joint. The study analyzed the behavior of the system slab/joint for different metallic devices of transfer, being them: dowels of circular and square sections, plates and disks, adopting two devices for model. Two different types of joints were analyzed, according to the typology, as sawed and molded joints. The tests data show that the increase in the thickness of the pavement increases in resistant capacity, for the two types of joints. Already the typology of the joints can influence in the maximum load of the model, once the concrete presence below the device causes variation in the vertical rigidity of the group, known as interaction concrete-dowel, taking the sawed model rupture with a superior load. The loading cycles increased the cracks propagation under the load side, they reduced the load crack partly of the models, but they didn\'t reduce ultimate force. The disk plate, in function of the collected data, presented the best performance in relation to the others, and it is suggested as the preferential transfer device of load to obtain a larger efficiency of the system.

Nos últimos anos, inovações e desenvolvimentos importantes ocorreram na engenharia estrutural. Apesar disso, a maioria dos avanços não considera a natureza aleatória das variáveis. Partindo-se dessas idéias, apresenta-se uma contribuição na análise da segurança e confiabilidade em pavimentos de edifícios, introduzindo-se conceitos probabilísticos e estatísticos aplicados dentro de um modelo de comportamento não-linear para o concreto armado (Ghali & Favre). A resistência à compressão do concreto e os deslocamentos nas vigas e nos pavimentos são considerados como variáveis aleatórias, seguindo uma distribuição de probabilidade conhecida. O objetivo é relacionar valores da resistência característica à compressão do concreto (fck) e do módulo de elasticidade do material com determinados níveis de confiabilidade, expressos pelo índice &#946 e pela probabilidade de falha da função de estado limite escolhida. Objetiva-se analisar o comportamento das variáveis básicas e a interação entre elas, procurando avaliar, quantitativamente, a margem de segurança obtida com a aplicação de critérios de projeto da NB-1 e do EUROCODE. Pretende-se ainda fazer algumas considerações sobre a necessidade de se estudar a formulação de um coeficiente de minoração da resistência do concreto &#947c como função das variáveis básicas dos modelos empregados e de suas distribuições de probabilidade. / In the last years, important developments and innovations took place in the structural engineering context. In spite of that, most of that progress does not consider the random nature of the involved variables. Based on these aspects, a contribution to the safety and reliability analyses for building floors is presented. It is also introduced probabilistic and statistic concepts, applied to a well-known non-linear models for the reinforced concrete elements (Ghali & Favre). The concrete compression strength, as well as beam and floor displacements are assumed random variables, following a known probability distribution. The aim of the work is to relate the concrete characteristic strength in compression (fck) and the Young\'s modulus with certain levels of reliability, expressed by the &#946 index and by the failure probability of the limit state function. The behaviour of the basic variables and their interactions are analysed in order to evaluate the safety reached by applying NB-1 (Brazilian code for reinforced concrete structures) and EUROCODE design recommendations. Moreover, some comments are made on the future studies required to achieve a single reduction coefficient &#947c for the concrete strength, which may be given in terms of the basic variables of material models and their probability distributions.

Este trabalho analisa métodos de avaliação da condição de pavimentos asfálticos flexíveis, abordando os vários tipos de defeitos que podem surgir nos mesmos, suas causas e atividades de manutenção e reabilitação mais indicadas, em função da severidade e extensão com que se manifestam. Está inserido dentro do tema Gerência de Pavimentos, sendo de grande importância o conhecimento das condições dos pavimentos para a tomada de decisão quanto aos investimentos necessários para garantir o tráfego de veículos com segurança, conforto e, principalmente, economia, ou seja, com baixos custos de operação dos veículos. A avaliação dos pavimentos permite a identificação de falhas construtivas, que se manifestam precocemente, bem como acompanha o desgaste natural que sofrem todos os pavimentos, contribuindo para que as inevitáveis intervenções sejam bem selecionadas e executadas nos momentos adequados, possibilitando, assim, a melhor utilização possível dos recursos disponíveis. Neste trabalho são estudados métodos de avaliação de pavimentos utilizados no Brasil, nos Estados Unidos e na França, tanto para a gerência de pavimentos em nível de rede como em nível de projeto, para pavimentos rodoviários, urbanos e de aeroportos, com base em avaliações objetivas e subjetivas, considerando-se defeitos estruturais e não estruturais. Procurou-se fazer uma análise crítica com o intuito de contribuir para que se tenha, no Brasil, um método simples e eficiente para avaliação da condição dos pavimentos, desenvolvido com rigor acadêmico, mas de fácil utilização pelo meio técnico. Foram identificados os pontos negativos dos métodos utilizados atualmente no Brasil, buscando-se, nas normas internacionais, alternativas para a solução dos problemas existentes. Por fim, recomenda-se a revisão da Norma Brasileira, com alterações para que sua aplicação possa ser efetuada de maneira homogênea pelos diferentes técnicos que a utilizam, tornando-a mais ágil, simples e eficiente. As alterações propostas incluem: definição mais clara das Trincas, agrupamento dos defeitos Corrugação e Escorregamento, separação entre defeitos de origem estrutural e não estrutural, aplicação mais efetiva de níveis de severidade, e avaliação do pavimento com a utilização do conceito de ICP. / This study examines methods for assessing the condition of flexible pavements, addressing the various types of pavement distress, their causes and rehabilitation and maintenance activities as a function of the severity and extension of the distresses. It is housed within the theme Pavement Management, which is of great importance to the decision regarding investments necessary to ensure the traffic of vehicles with safety, comfort and, above all, economy, i.e., low vehicle operation costs. The evaluation of pavements allows the identification of construction faults, which occurs suddenly, and it also records the natural pavement wear, contributing to well selected and executed at appropriate times interventions, thus enabling a better utilization of available resources. This work analyses methods for pavement evaluation used in Brazil, in the United States and in France, for pavement management at network and project level, for road, urban and airport pavements, based on objective and subjective evaluations, considering structural and non-structural distresses. It was tried to make a critical analysis with the aim to contribute to a simple and more efficient method to evaluate pavement condition, developed with academic rigor, but easy to be used by technical personnel. The identified weaknesses in methods currently used in Brazil can be minimized by the implementation of concepts already present in international standards. Finally, it is recommended the revision of the Brazilian standard, in order to be performed in a homogeneous way by different technicians who use it, making it more agile, efficient and simple. The proposed changes include: clearer definition of Cracking, clustering of two distresses in Shoving, separation of structural and non-structural distresses, more effective application of levels of severity and extent of distress, evaluation of pavement using the PCI concept.

As alternativas de reciclagem se apresentam com elevado potencial para acrescentar ganho à capacidade estrutural de um pavimento, simultaneamente, aproveitando os materiais compostos do pavimento existente, acarretando benefícios econômicos e ambientais, quando comparadas às soluções de reconstrução tradicionais. Diversos métodos de reciclagem de pavimentos têm sido aplicados no Brasil, particularmente, a reciclagem com adição de cimento, entretanto, não há um método consolidado para o dimensionamento estrutural dessa solução, o que gera dificuldades e muitas vezes desconfiança no seu emprego. Para se desenvolver um procedimento de dimensionamento que contemple esse tipo de solução, foram estudados métodos presentes na bibliografia internacional. Uma abordagem detalhada sobre cada método é apresentada, denotando seus principais aspectos, resultando em uma proposta de procedimento para o dimensionamento estrutural de pavimentos com camadas recicladas com cimento, de forma a atender a metodologia do Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) aplicando conceitos de análise mecanicista. A fim de corroborar os assuntos abordados, foi realizado um estudo paramétrico com o desenvolvimento de equações para correlação entre as deformações críticas esperadas na estrutura reciclada, resultando em modelos de dimensionamento para a camada reciclada com cimento e, por fim, o estudo de caso com o dimensionamento estrutural pelos métodos abordados em segmentos da rodovia SP 270. / Recycling alternatives are presented with a high potential to add gain to the structural capacity of a pavement, making use of the existing pavement composite materials while bringing economic and environmental benefits when compared to traditional reconstruction techniques. Several methods of pavement recycling have been applied in Brazil, particularly the recycling with cement addition; however, there is no consolidated method for the structural design of this solution, which generates difficulties and often distrust regarding its employment. In order to develop a design procedure taking into account this sort of solution, methods described in international bibliography have been examined. A detailed approach to each method denoting its main aspects is presented, resulting in a proposed procedure for the structural design of pavements with cement recycled layers so as to comply with the methodology contained in the Paving Manual of National Department of Transport Infrastructure (DNIT) by applying concepts of mechanistic analysis. In order to corroborate the issues discussed, a parametric study has been carried out with the development of equations to correlate the critical deformations expected in the recycled structure, resulting in design models for the cement recycled layer and finally, the case study of a structural design on segments of Highway SP 270 using the methods discussed.

Este trabalho objetivou o conhecimento do comportamento estrutural de um sistema solo-tubo plástico flexível de paredes estruturadas frente a cargas permanentes sobre a tubulação e carregamentos móveis, como os provenientes de tráfego de veículos. Para o estudo, foram construídas valas em verdadeira grandeza na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos DAER-RS/UFRGS em Porto Alegre, RS, onde se dispõe de um equipamento simulador de tráfego, utilizado para aplicação de cargas estáticas e cíclicas na superfície dos sistemas solo-tubo. As variáveis independentes controladas são o grau de compactação do material que envolve o tubo e altura do mesmo material sobre o tubo. As variáveis medidas são a deflexão do tubo sob carregamento do simulador e o deslocamento permanente causado pela carga de solo sobre o tubo. O controle de compactação do material de envolvimento do tubo foi realizado com três equipamentos diferentes e os resultados foram comparados. Os resultados de deflexão e deslocamento pemanente foram utilizados para cálculo dos valores de módulo de reação E' do maerial de envolvimento do tubo e foram comparados com os encontrados na literatura. Constatou-se o comportamento elástico dos tubos sob carregamento repetido, e no caso em que o tubo é instalado muito próximo da superfície, as deflexões no sistema são de tal magnitude que chegam a ser prejudiciais ao pavimento construído sobre a vala. Ficou comprovada a importância da cuidadosa compactação do material de envolvimento do tubo para o bom desempenho estrutural do sistema solo-tubo flexível. / This work aimed at the knowledge of the structural behavior of a ribbed flexible plastic buried pipe system undergoing permanent loads on the piping and mobile loads, as the ones deriving from the traffic of vehicles. For this study, full scale ditches were built at the DAER-RS/UFRGS Pavement Research and Test Area in Porto Alegre, RS, where there is a equipment for simulating traffic, used for applying both static and cyclic loads on the ditch surface. The controled independent variables are the involving material density and the height of this material on the pipe. The variables measured are the pipe deflection under simulator load and the permanent displacement caused by the soil load on the pipe. The compaction control of involving material was carried out with three different types of equipment and results were compared. The results for pemanent deflection and displacement were used to calculate the Modulus of Soil Reaction (E') values of the involving material and these were compared to the ones found in the literature. The pipe elastic behavior under repeated load was observed, and where the pipe is installed too close to the surface, the system deflections are of such magnitude that they affect the pavement built over the ditch. The careful compaction of the involving material proved to be of paramount importance to a good structural performance of the flexible buried pipe system.

Las concesiones de carreteras en el Perú se ejecutan hace más de veinte años y han otorgado grande beneficios como mejorar la accesibilidad en territorio nacional favoreciendo el comercio y el turismo, generar mayores posibilidades de desarrollo urbano, promover el empleo y reducir los tiempo de viaje producto de una adecuada infraestructura vial. Una carretera en óptimas condiciones ofrece una buena serviciabilidad y se refleja en un manejo seguro y confortable en la vía nacional. Estas características mencionadas presentan una relación directa con la rugosidad del pavimento. La rugosidad se cuantifica a través del IRI (Índice de Rugosidad Internacional), el cual es un indicador estándar de rugosidad en carreteras y sirve como parámetro de referencia en la medición de la calidad de la superficie de rodadura. Existen diferentes métodos de medición dividido en cuatro niveles, siendo el primero el más exacto en los cálculos de rugosidad, cuyo equipo más utilizado es el perfilómetro láser. Por otro lado, existe una aplicación novedosa de nombre Roadroid que calcula el IRI y utiliza el acelerómetro del smartphone. Con esta aplicación se tendrá un conocimiento rápido sobre el estado de la carretera. La presente tesis se enfocará en comparar los resultados del IRI de un perfilómetro láser y el software Roadroid. La concesionaria a cargo de la Red Vial 4 utiliza anualmente el perfilómetro láser para conocer el estado de la vía nacional y tomar acciones preventivas para otorgar un buen nivel de serviciabilidad. En contraste, se realizará una medición para calcular la rugosidad de un tramo de la Red Vial 4 utilizando el software Roadroid y con la data de la concesionaria se realizará un análisis comparativo entre ambos equipos de medición y se evaluará la eficiencia de la aplicación para celular. El sector escogido fue el tramo de Huarmey – Casma. Es una autopista que presenta dos carriles para cada dirección, sur a norte y viceversa. Los resultados obtenidos con el software fueron de 1.2 m/km y 1.3 m/km en cada calzada de la vía y con el perfilómetro láser se obtuvo 1.11 m/km y 1.16 m/km respectivamente. Por otra parte, se comprobó que al trasladarse en el vehículo para la recolección de datos en el rango de velocidad de 75 a 90 km/h los valores del IRI estimado e IRI calculado se correlacionan. / Tesis

El presente trabajo de tesis consiste en elaborar el diseño geométrico de la 3era etapa de la Vía Expresa de Paseo de la República, conocida como el proyecto “Vía Expresa Sur”, con base fundamental en la normativa del Manual de Carreteras “Diseño Geométrico (DG-2014)”, y con complemento de dos manuales especializados en el diseño de vías urbanas: “Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas – 2005 – VCHI” y “A Policy on Geometric Design of Highways and Streets - 2011- 6th Edition - AASHTO”. Además se plantea que al concluir el presente trabajo se logre obtener una metodología para el desarrollo de un anteproyecto de una vía pavimentada con base en la normativa mencionada y el empleo de cuatro programas para el diseño automatizado de una vía: Google Earth Pro, Global Mapper, Autocad Civil 3D y 3Ds Max Design. Para lograr ello se ha dividido el desarrollo de la investigación en 5 capítulos: El capítulo 1: Aspectos generales, contiene los objetivos, documentos normativos, software de diseño, antecedentes y características de la zona donde se proyectará la vía en estudio. El capítulo 2: Parámetros y elementos básicos de diseño, detalla un abstracto de la normativa empleada mencionando los factores necesarios para analizar la geometría de las componentes de la vía a partir de su clasificación dentro del sistema vial. El capítulo 3: Diseño geométrico y consideraciones de la vía, detalla el estudio de tránsito, el tipo de pavimento, las obras principales y los parámetros elegidos que se emplearán en el diseño geométrico de la vía. El capítulo 4: Metodología aplicada para el diseño computarizado de la vía, detalla el proceso a seguir para la creación del anteproyecto de la vía en estudio en un modelo digital mediante el uso de programas de diseño vial. El capítulo 5: Conclusiones y recomendaciones, detalla el análisis de los resultados obtenidos y menciona sugerencias para mejorar el proceso de diseño geométrico de una vía. / Tesis

As alternativas de reciclagem se apresentam com elevado potencial para acrescentar ganho à capacidade estrutural de um pavimento, simultaneamente, aproveitando os materiais compostos do pavimento existente, acarretando benefícios econômicos e ambientais, quando comparadas às soluções de reconstrução tradicionais. Diversos métodos de reciclagem de pavimentos têm sido aplicados no Brasil, particularmente, a reciclagem com adição de cimento, entretanto, não há um método consolidado para o dimensionamento estrutural dessa solução, o que gera dificuldades e muitas vezes desconfiança no seu emprego. Para se desenvolver um procedimento de dimensionamento que contemple esse tipo de solução, foram estudados métodos presentes na bibliografia internacional. Uma abordagem detalhada sobre cada método é apresentada, denotando seus principais aspectos, resultando em uma proposta de procedimento para o dimensionamento estrutural de pavimentos com camadas recicladas com cimento, de forma a atender a metodologia do Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) aplicando conceitos de análise mecanicista. A fim de corroborar os assuntos abordados, foi realizado um estudo paramétrico com o desenvolvimento de equações para correlação entre as deformações críticas esperadas na estrutura reciclada, resultando em modelos de dimensionamento para a camada reciclada com cimento e, por fim, o estudo de caso com o dimensionamento estrutural pelos métodos abordados em segmentos da rodovia SP 270. / Recycling alternatives are presented with a high potential to add gain to the structural capacity of a pavement, making use of the existing pavement composite materials while bringing economic and environmental benefits when compared to traditional reconstruction techniques. Several methods of pavement recycling have been applied in Brazil, particularly the recycling with cement addition; however, there is no consolidated method for the structural design of this solution, which generates difficulties and often distrust regarding its employment. In order to develop a design procedure taking into account this sort of solution, methods described in international bibliography have been examined. A detailed approach to each method denoting its main aspects is presented, resulting in a proposed procedure for the structural design of pavements with cement recycled layers so as to comply with the methodology contained in the Paving Manual of National Department of Transport Infrastructure (DNIT) by applying concepts of mechanistic analysis. In order to corroborate the issues discussed, a parametric study has been carried out with the development of equations to correlate the critical deformations expected in the recycled structure, resulting in design models for the cement recycled layer and finally, the case study of a structural design on segments of Highway SP 270 using the methods discussed.