Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258868.pdf: 3072198 bytes, checksum: bac72009bdb2656695486585cdd266de (MD5) / Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo laboratorial de três amostras de solo expansivo coletadas na Rodovia SC-422, implantada com revestimento primário. Esta rodovia é uma importante rota que liga a cidade de Rio Negrinho à Vila Volta Grande em Santa Catarina, cuja falta de pavimento inibe o desenvolvimento da Vila Volta Grande e região. Os objetivos principais do estudo foram determinar teores de cal para minimizar a expansão e as conseqüentes melhorias das características dos solos, possibilitando seu emprego como camadas de pavimentos rodoviários. As características das amostras de solo e da cal utilizada para mistura foram estudadas através dos ensaios: Limites de Atterberg; granulometria; compactação; ISC; ensaios da metodologia de classificação MCT; ensaio triaxial dinâmico de cargas repetidas; ensaio de difração por raio-X; e análise química das amostras e da cal. Verificou-se o tempo de reação solo-cal por meio do ensaio de LP, provando que as reações de troca de bases são imediatas. Determinaram-se os teores adequados de cal para minimizar a expansão das amostras através dos métodos do Lime Fixation Point (LFP), pH e método das Pastilhas MCT. Este último apresentou teores de cal mais baixos que os outros dois. A adição de teores de cal de 3%, 2% e 3% respectivamente para as amostras AM-01, AM-02 e AM-03 provocou: a aglutinação das partículas mais finas, pequena redução do peso específico aparente seco ( dmáx) e aumento na umidade ótima (wót); e minimizaram a expansão dos solos independentemente da energia de compactação aplicada. Foram também detectados: incrementos nos valores de ISC efetuados 14 dias após a moldagem; pequenos aumentos da resistência à compressão simples em ensaios efetuados até 28 dias depois da moldagem; e aumentos significativos dos módulos resilientes dos solos. Verificou-se através do ensaio da metodologia de classificação MCT e Perda de Massa por imersão que a adição de cal nas amostras tornou-as de comportamento laterítico. Através da análise mecanicista, concluiu-se que pequenas quantidades de cal adicionadas aos solos estudados aumentam a vida de fadiga de pavimentos asfálticos.

“Evaluación del sistema de gestión de pavimentos de la carretera central (tramo: La Oroya – Concepción PE003-S)”. Dicho tema se realiza ante una problemática de ámbito nacional como es la situación de la carretera Central, la cual fue diseñada para un tráfico aproximado de 4,000 vehículos por día; sin embargo, hoy por hoy se presenta un tráfico calculado entre 6,000 y 7,000 vehículos por día. Este incremento de vehículos genera una mayor congestión vehicular, lo cual origina un mayor número de ejes equivalentes que deterioran en gran proporción el pavimento. / Evaluation of the pavement management system of the central highway (section: La Oroya - Concepción PE003-S). This issue is addressed to a problem of national scope such as the situation of the Central Highway, which was designed for an approximate traffic of 4,000 vehicles per day; however, today there is traffic calculated between 6,000 and 7,000 vehicles per day. This increase in vehicles generates greater traffic congestion, which results in a greater number of equivalent axes that deteriorate the pavement in a large proportion. / Tesis

La mezcla drenante, que se caracteriza por tener un elevado porcentaje de huecos de aire (entre 18 y 25%), constituye un tipo especial de carpeta de rodadura, cuya intención es mejorar la seguridad de circulación de los vehículos bajo condiciones climáticas adversas, especialmente con lluvia o pavimento mojado. El presente tema de investigación estudió el seguimiento de un tramo con mezcla drenante en la capa de rodadura, ubicado en la Ruta S-20, entre Temuco y Cholchol; el cual se comparó con un seguimiento ya realizado de un tramo de similares características en la Ruta 207, entre Valdivia y Paillaco. Los valores de fricción arrojados en los nueve años de servicio que llevan los dos tramos resultaron aceptables y comparables a los de una mezcla asfáltica convencional. Sin embargo, la drenabilidad funcionó mejor en Valdivia – Paillaco, sector donde la pluviometría supera los 1.000 [mm] anuales y pasan más de 3.000 vehículos diarios en promedio. Con esto fue posible concluir que la mezcla drenante funciona mejor en zonas de alta pluviometría, donde pasa gran cantidad de vehículos. Esta combinación genera una limpieza natural de la carpeta, debido a la succión del agua superficial a través de los surcos de los neumáticos (en condiciones de lluvia). Por otra parte se puede observar que el paso de carretas u otras maquinarias agrícolas que involuntariamente transportan finos, provocan colmatación en los huecos de la mezcla. Además se constataron diferencias sustanciales en los resultados de permeabilidad que daban distintos equipos, por lo que es necesario normalizarlos para tener valores comparables in situ.

El presente trabajo tiene como objetivo el estudio y evaluación de la textura superficial de 5 caminos pavimentados con Cape Seal en la III región. Para llevar a cabo dicha tarea, se cuantifica la textura superficial de las carpetas de rodadura a través del ensayo del Péndulo Británico y el ensayo del Círculo de Arena tomando 10 medidas por camino. Ambos ensayos se describen en el Manual de Carreteras Volumen 8 “Especificaciones y Métodos de Muestreo, Ensaye y Control”. Por una parte, el ensayo del Péndulo Británico permite medir la resistencia al deslizamiento de los pavimentos, característica asociada a la microtextura. En cambio el ensayo del Círculo de Arena es un indicador de la macrotextura resultante. Además de entregar antecedentes y resultados de las mediciones realizadas, se pretende estudiar el cumplimiento de las especificaciones del Manual de Carreteras Volumen Nº5 ”Especificaciones Técnicas Generales de Construcción” en términos de dosificación y granulometría de cada una de las 2 aplicaciones que conforman el Cape Seal; así como los requisitos de textura para carpetas asfálticas presentes en el Manual de Carreteras Volumen 8 “Especificaciones y Métodos de Muestreo, Ensaye y Control” . Se acompañan las mediciones obtenidas con imágenes registradas en terreno y análisis basados tanto en los resultados de los ensayos como en las observaciones realizadas. Finalmente se pretende conocer el estado general de la aplicación del Cape Seal en Chile, específicamente en al III región donde se ha utilizado de manera frecuente.

Técnicas atuais de Gerenciamento da Drenagem Urbana preconizam que a drenagem da água da precipitação seja realizada com o uso de dispositivos de controle que agem na fonte do escoamento superficial. Tais dispositivos têm o objetivo de recuperar a capacidade natural de armazenamento do solo, reduzida devido aos impactos da urbanização. Com o desvio do escoamento das áreas impermeáveis para esses dispositivos, o solo recupera as condições de escoamento anteriores à urbanização. A presente dissertação descreve um experimento inédito no Brasil, onde foi aplicada a técnica do Pavimento Permeável. Foi montado um aparato experimental que possibilita o monitoramento do desempenho do dispositivo, com o objetivo principal de analisar a viabilidade técnica da utilização de um pavimento permeável de baixo custo e tecnologia simples, no controle da geração de escoamento superficial na fonte. Com o trabalho, permitiuse uma maior difusão do conhecimento e propagação da técnica, ainda pouco dominada pelos engenheiros e contratantes. A obra consta de um lote de estacionamento de aproximadamente 264m2, que foi dividido em duas partes iguais, onde foram utilizados os seguintes revestimentos: asfalto poroso, de granulometria aberta; blocos vazados intertravados de concreto. O experimento foi projetado para permitir o monitoramento quali-quantitativo dos escoamentos nos dois tipos de pavimento, com relação à redução no escoamento superficial, quando sujeitos às condições de tráfego encontradas na prática, no lote de estacionamento situado próximo ao bloco de ensino do IPH/UFRGS. São discutidos aspectos relacionados às condições de funcionamento, adequação dos materiais empregados, eficiência do dispositivo e custos envolvidos. A avaliação da eficiência hidráulica-hidrológica do dispositivo foi feita através do monitoramento e análise de dados de precipitação, armazenamento no reservatório, escoamento superficial e umidade no solo subjacente. O pavimento permeável se mostrou uma técnica eficiente de controle na fonte do escoamento superficial. Foram obtidas taxas médias de 5% de escoamento superficial para a superfície com revestimento asfáltico, e de 2,3% para o revestimento em blocos vazados intertravados. Os dados de armazenamento mostraram que em nenhum evento o volume armazenado superou 25% da capacidade máxima do reservatório. Ainda com base nesses dados, verificou-se que a metodologia de dimensionamento utilizada super-dimensionou a estrutura reservatório. A importância do dimensionamento preciso da estrutura é evidenciada pela estimativa dos custos, onde se verifica que o reservatório de britas contribui para uma significativa parcela dos custos totais.

O presente trabalho apresenta as variações do módulo de resiliência de solos do subleito de pavimento submetidos à trajetórias de secagem e/ ou umedecimento e secagem e umedecimento simuladas em laboratório para quatro solos típicos de subleito de pavimentos do Estado do Rio Grande do Sul. As trajetórias de secagem e ou umedecimento reproduzem as variações de teor de umidade provocadas por alterações ambientais tais como precipitações pluviométricas, evaporação e outros que afetam significativamente os módulos de resiliência. Foram realizadas medidas de sucção “in situ” e determinado o módulo de resiliência nas pistas experimentais da Área de Testes e Pesquisas da UFRGS com a finalidade de comparar os resultados obtidos em laboratório com os de campo. Os resultados demonstraram que as variações ambientais induzem a um comportamento resiliente diferenciado e que o mecanismo desta alteração pode ser compreendido através da relação entre a sucção e o teor de umidade. Este estudo permitiu salientar a influência das condições ambientais nas variações de módulo de resiliência, estabelecendo o efeito da sucção na deformabilidade elástica e no comportamento de pavimentos, em especial no subleito. Estas variações de módulo de resiliência ocasionadas por alterações ambientais podem ser minimizadas através de um sistema de drenagem eficiente para a estrutura do pavimento.

O módulo de resiliência (MR) é hoje um dos parâmetros-chave para o dimensionamento empírico-mecanístico de pavimentos flexíveis. Há, entretanto, algumas peculiaridades no ensaio de tração indireta com cargas cíclicas que ocasionam variações na sua determinação. A investigação de tais fatores é necessária para que a magnitude do seu efeito sobre o valor de MR seja quantificada. Para isto, esta pesquisa avaliou, através de uma análise paramétrica, os algoritmos apresentados pelo Protocolo P07 do LTPP, análogo ao método correntemente utilizado pelas instituições brasileiras de pesquisa em pavimentação, e pela pesquisa NCHRP 1-28/1-28A para determinação dos deslocamentos resilientes, bem como o efeito do pulso e freqüência de carregamento e níveis de tensão de tração (%RT) em duas misturas asfálticas: uma mistura com ligante asfáltico convencional e outra com ligante asfáltico modificado por adição de borracha. Foram necessárias adaptações no equipamento de compressão diametral cíclica utilizado na pesquisa, e também a montagem de um sistema de posicionamento de sensores que permitisse a gravação de deslocamentos horizontais e verticais viabilizando a determinação do coeficiente do Poisson. Realizaram-se ensaios de MR e resistência à tração (RT) às temperaturas de 10°, 25° e 35°C e, complementarmente, ensaio de fadiga (tensão controlada) a 25°C. Os resultados obtidos demonstram a alta sensibilidade do valor de MR aos algoritmos de cálculo dos deslocamentos resilientes; o algoritmo apresentado pela pesquisa 1-28/ 1-28A do NCHRP foi considerado adequado. Observou-se a dependência do MR ao pulso de carga, à freqüência de ensaio e também ao nível de tensão aplicado durante o ensaio. A magnitude desta dependência, entretanto, é função do tipo de mistura e da temperatura sob a qual o ensaio foi realizado. A determinação do coeficiente de Poisson pareceu ser bastante suscetível ao sistema de medição utilizado, tendo apresentando uma grande variabilidade. Nos ensaios de vida de fadiga sob tensão controlada pode-se evidenciar a redução dos valores de MR dentro da zona de condicionamento. Propõe-se ainda que a defasagem medida entre o pulso de carga e o pulso de deslocamento no ensaio de MR, possa ser usada como indicador do comportamento visco-elástico das misturas, uma vez que apresentou comportamento análogo ao do ângulo de fase.

Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. As previsões de resultados a ensaios sob diferentes condições aos das calibrações mostraram resultados qualitativamente bons às freqüências de ciclo de 1 Hz, comprovados na comparação das curvas de deslocamentos normalizadas. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes.

Para determinar la susceptibilidad al ahuellamiento de las mezclas asfálticas, el Manual de Carreteras (M.C.) especifica el ensayo “Método para determinar la deformación en mezclas asfálticas utilizando la máquina de ahuellamiento” homologado de la norma NLT-173/84, ensayo que considera alta temperatura ambiente (60 ºC) y una presión de contacto rueda-probeta de 9 kgf/cm2 . No obstante esta especificación no incluye como factor la presencia de agua superficial, condición que sí se considera en otras normas internacionales por su importante influencia en la pérdida de adherencia entre el cemento asfáltico y el sustrato mineral. En este trabajo de título se investigan alternativas para adaptar la especificación antes mencionada, incorporando el factor agua superficial bajo la rueda y manteniendo las otras condiciones. Para ello se diseñó un programa de ensayos que, en una primera parte, aborda el estudio del comportamiento de mezclas asfálticas sometidas al ensayo NLT 173/84 y al ensayo AASHTO T324-04 “Hamburg Wheel Tracking Device”. Para realizar esta investigación se utilizan dos tipos de cemento asfáltico, el CA24 y cemento asfáltico modificado con polímeros y además se incorpora un aditivo promotor de adherencia a cada uno de ellos. Por otra parte se varía el método de compactación de las probetas, utilizando la compactación de placa vibratoria del método NLT-173/84 y compactación mediante el compactador giratorio. Posteriormente en una segunda etapa, el estudio evalúa un ensayo alternativo de ahuellamiento incorporando agua superficial en la interfaz rueda-probeta en el ensayo NLT 173/84 y compara los resultados con el método NLT normal y con el método de Hamburgo. De los resultados obtenidos se pudo concluir que el aditivo promotor de adherencia mejora el comportamiento en deformación permanente de mezclas asfálticas tanto en el ensayo seco como en el ensayo estándar Hamburg Wheel Tracking Device, al retardar la pérdida de adherencia del cemento asfáltico con el sustrato mineral. En efecto, en el ensayo NLT 173/84 se observó una disminución en la velocidad de deformación para las probetas con aditivo de entre un 31% y 48%, mientras que en el ensayo con la máquina de Hamburgo se logró retardar el inicio del desprendimiento del cemento asfáltico (“stripping”) 50 minutos llegando incluso a su total supresión. Al comparar el comportamiento de los diferentes cementos asfálticos considerados en el ensayo NLT modificado en medio húmedo, con respecto a su respuesta frente al ensayo NLT normal, se observa un aumento en las deformaciones de ahuellamiento, en aproximadamente un 100%, con respecto a las obtenidas en el ensayo normal, dentro del periodo estándar de 120 minutos. El desarrollo de “stripping” en el ensayo NLT modificado sólo ocurrió en las probetas confeccionadas con CA24, mientras que en la máquina de Hamburgo este fenómeno se desarrolló tanto en las probetas de CA24 como en las de cemento asfáltico modificado con polímeros sin aditivo promotor de adherencia. Finalmente, comparando el ensayo NLT modificado con el Hamburg Wheel Tracking Device, se puede concluir que no obstante para algunos tipos de mezcla se percibe la pérdida de adherencia, en forma similar en ambos ensayos, no es posible obtener una correlación general entre ambos ensayos.

Este trabalho procurou avaliar a eficiência do uso de pavimentos permeáveis e coberturas verdes no controle do escoamento superficial e a influência dos mesmos na qualidade das águas que drenam destas estruturas. Os pavimentos permeáveis foram avaliados em um estacionamento construído no ano de 2003, com 264m² de área, dividido em dois tipos de revestimento: asfalto poroso e blocos vazados cobertos por gramíneas. Nos anos de 2003 e 2004 foi efetuado um ano de monitoramento quantitativo dessa estrutura (primeira etapa de monitoramento), sem efetuar análises qualitativas. O presente estudo apresenta resultados de uma segunda etapa de monitoramento, efetuada em 2007, 2008 e 2009, incluindo análises qualitativas e quantitativas. Para os dezessete eventos estudados no segundo estágio do monitoramento, os resultados da análise quantitativa mostraram que somente o pavimento com revestimento de blocos vazados continuava fazendo o controle adequado do volume de escoamento superficial, embora com valores de escoamento um pouco superiores aos encontrados no passado, principalmente no revestimento de asfalto poroso. De uma maneira geral, a qualidade da água que infiltrou no pavimento nos dois revestimentos para os eventos analisados está dentro dos parâmetros esperados, se comparadas as resoluções nº 357 e 430 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente). O tipo de revestimento parece não influenciar na qualidade da água que infiltra no solo, já que os valores encontrados no asfalto poroso e nos blocos vazados são muito próximos. Já para o experimento com coberturas verdes, os resultados indicaram que o uso pode proporcionar uma melhor distribuição do escoamento superficial ao longo do tempo, através da diminuição da velocidade de liberação do excesso de água retida nos poros do substrato. Os dados demonstraram também uma redução no volume de água escoado, já que o telhado verde é composto por plantas que têm a capacidade de reter água. As análises físico-químicas indicaram pouca diferença entre os módulos terraço e telhado sem cobertura vegetal. A presença da cobertura da vegetal aumenta os valores de sólidos totais, de fósforo total, de nitrogênio, de nitrato, de turbidez, de DBO5, além de tornar o pH alcalino com valores próximos a 8. Se compararmos os valores obtidos nas análises da qualidade com os padrões das resoluções nº 357 e 430 do CONAMA, EPA (Guia para Reuso da Água) de 1992 e a resolução CONSEMA 128/06 RS (Rio Grande do Sul), foi possível constatar que a água possui uma boa qualidade mesmo não sendo desprezada a primeira parcela que geralmente é a mais poluída. / This study attempted to evaluate the efficiency of using permeable pavements and green roofs to control surface runoff, and their influence on the quality of the waters draining from these structures. The permeable pavements were from an approximately 264m² parking lot built in 2003. There were two types of pervious materials: porous asphalt and grass-covered concrete garden blocks. The structure was designed in 2003 and 2004; monitoring devices were detailed, and the results of a one-year quantitative study of this structure (first stage of monitoring) were presented, but no qualitative studies were performed. The present study describes results of a second stage of monitoring, performed in 2007, 2008 and 2009, including qualitative and quantitative analyses. Quantitative analysis results for the seventeen observed events show that, in the second stage of monitoring, only the pavement with concrete garden blocks still controlled the surface runoff volume adequately, although the runoff values are slightly superior to those found in the past in the same experimental device. The surface runoff coefficient values found in the second stage of monitoring were shown to be higher than in the first stage, especially in the porous asphalt cover. In general, the quality of the water that infiltrated the pavement in the two pervious materials for the analyzed events is within the expected standards, with some of them presenting higher quality analyses than the standards of CONAMA (National Council of the Environment) Resolutions nº 357 and nº 430. The type of cover appears not to influence the quality of water that infiltrates into the soil, since the values found in the porous asphalt and in the concrete garden blocks are very close. On the other hand, for the green roof experiment, results showed that they may provide a better distribution of surface runoff over time by reducing the rate of release of the excess water retained in the substrate pores. Moreover, data also showed that the water volume drained diminished, since the green roof consists of plants that can retain water. The physicochemical analyses showed that there is little difference between the terrace and nongreen roof modules. The presence of green cover increases the amounts of total solids, total phosphorus, nitrogen, nitrate, turbidity, BOD5, and makes the pH alkaline with values close to 8. Comparing the values obtained in quality analysises with the standards of CONAMA Resolutions nº 357 and nº 430, EPA (Guidelines for Water Reuse ) for 1992, and CONSEMA Resolution 128/06 RS (State of Rio Grande do Sul), the water quality is good even if the first-flush is not discarded.