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

A melhor maneira de se caracterizar o comportamento mecânico pós-fissuração dos concretos reforçados com fibras (CRF) para fins estruturais é por meio de ensaios que envolvem a ruptura do material à tração direta. Devido às dificuldades de execução destes, comumente se empregam ensaios de tração indireta, com destaque para os ensaios de flexão com sistema fechado. Entretanto, fatores limitantes, como a superestimação da capacidade resistente do compósito em testes de flexão, têm incentivado o desenvolvimento de outros métodos de ensaio mais fidedignos às características do CRF. Este é o caso do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha, abreviado como DEWS (do inglês, Double Edge Wedge Splitting), em que o esforço de tração indireta não está associado a uma flecha, como nos ensaios de flexão, mas sim à própria fissuração da matriz de concreto. No DEWS há a possibilidade de avaliação direta da ortotropia do CRF e seu efeito na resistência pós-fissuração no estado limite de serviço (ELS) e último (ELU). Estudos anteriores sobre este ensaio utilizaram sistema aberto, mas se restringiram a avaliar apenas elevados teores de fibra, o que não traz dificuldades à caracterização da resistência residual no ELS. Este trabalho, contudo, buscou o estudo mais acurado a respeito do ensaio DEWS. Os programas experimentais desenvolvidos empregaram concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço. Inicialmente, estudou-se a capacidade do ensaio DEWS em identificar o efeito da orientação das fibras na matriz na resistência pós-fissuração do CRF. Essa análise foi correlacionada com os resultados obtidos a partir de ensaios de flexão de prismas feitos como recomendado pela JSCE-SF4, assim, buscou-se avaliar se este teste promove uma superestimação da capacidade de reforço da fibra. Uma outra avaliação centrou-se no fator da taxa de carregamento de ensaio, realizando-se a metodologia DEWS e o teste de flexão (JSCE-SF4: 1984) sob quatro velocidades distintas, com intuito de verificar seu grau de influência no comportamento do material. A partir dos resultados obtidos, o ensaio DEWS mostrou-se aplicável na avaliação da ortotropia de corpos de prova em concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço, mesmo com a utilização de sistema aberto e em velocidade de carregamento acima da proposta em literatura. A extensão da instabilidade pós-fissuração obtida a partir do ensaio DEWS foi menor que a encontrada para o ensaio de flexão de prismas. O estudo mostrou que a capacidade resistente pós-fissuração do CRF no ensaio de flexão pode ser até 300% maior do que a mesma resistência medida na direção transversal do prisma. / The best way to characterize the post-cracking behaviour of fibre reinforced concretes (FRC) for structural proposes is through direct tensile tests. As direct tensile tests are difficult to conduce, usually indirect tensile tests are employed, especially bending tests with closed-loop control. However, limiting factors, as the strength capacity overestimation of composites under flexural beams tests had motivated the development of another test procedure aiming to obtain responses closer to FRC basic characteristics. This is the case of Double Edge Wedge Splitting test (DEWS). In this test, the indirect tensile stress is not associated with a deflection - as is common in bending tests - but it is related with the cracking opening of concrete matrix. The DEWS test brings the possibility of direct evaluation of the FRC orthotropic behaviour and its effect in the post-crack strength at the serviceability (SLS) and ultimate (ULS) limit estates. Previous researches about DEWS test were done using open-loop control, but they were limited to higher fibre content. These do not provide difficulties about the residual strength characterization at the SLS. Thus, this study carried out an accurate experimental analysis about DEWS. This experimental programme used only fibre reinforced concrete with low steel fibre volume fractions. The first analysis was based in the DEWS test capacity for identification of the effect of predominant fibre orientation into matrix in the post-crack strength of the FRC. This analysis was linked with the flexural test made with prismatic specimens as recommended by JSCE-SF4 in order to evaluate if it promotes an overestimation of the fibre reinforcement capacity. The other evaluation focused on the test loading rate factor by doing DEWS test and bending test (JSCE-SF4:1984) under four different rates in order to verify its influence on the material behaviour. The results shown that DEWS test was capable to identify the fibre alignment into FRC specimens with low fibre content, even using open-loop control and increasing the load rate. The extension of the instability region on DEWS test response was lower than the provided by the flexural tests. The study also showed that the flexural test could overestimate the post-crack strength capacity of the FRC up 300% in relation to the transversal direction.

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

A melhor maneira de se caracterizar o comportamento mecânico pós-fissuração dos concretos reforçados com fibras (CRF) para fins estruturais é por meio de ensaios que envolvem a ruptura do material à tração direta. Devido às dificuldades de execução destes, comumente se empregam ensaios de tração indireta, com destaque para os ensaios de flexão com sistema fechado. Entretanto, fatores limitantes, como a superestimação da capacidade resistente do compósito em testes de flexão, têm incentivado o desenvolvimento de outros métodos de ensaio mais fidedignos às características do CRF. Este é o caso do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha, abreviado como DEWS (do inglês, Double Edge Wedge Splitting), em que o esforço de tração indireta não está associado a uma flecha, como nos ensaios de flexão, mas sim à própria fissuração da matriz de concreto. No DEWS há a possibilidade de avaliação direta da ortotropia do CRF e seu efeito na resistência pós-fissuração no estado limite de serviço (ELS) e último (ELU). Estudos anteriores sobre este ensaio utilizaram sistema aberto, mas se restringiram a avaliar apenas elevados teores de fibra, o que não traz dificuldades à caracterização da resistência residual no ELS. Este trabalho, contudo, buscou o estudo mais acurado a respeito do ensaio DEWS. Os programas experimentais desenvolvidos empregaram concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço. Inicialmente, estudou-se a capacidade do ensaio DEWS em identificar o efeito da orientação das fibras na matriz na resistência pós-fissuração do CRF. Essa análise foi correlacionada com os resultados obtidos a partir de ensaios de flexão de prismas feitos como recomendado pela JSCE-SF4, assim, buscou-se avaliar se este teste promove uma superestimação da capacidade de reforço da fibra. Uma outra avaliação centrou-se no fator da taxa de carregamento de ensaio, realizando-se a metodologia DEWS e o teste de flexão (JSCE-SF4: 1984) sob quatro velocidades distintas, com intuito de verificar seu grau de influência no comportamento do material. A partir dos resultados obtidos, o ensaio DEWS mostrou-se aplicável na avaliação da ortotropia de corpos de prova em concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço, mesmo com a utilização de sistema aberto e em velocidade de carregamento acima da proposta em literatura. A extensão da instabilidade pós-fissuração obtida a partir do ensaio DEWS foi menor que a encontrada para o ensaio de flexão de prismas. O estudo mostrou que a capacidade resistente pós-fissuração do CRF no ensaio de flexão pode ser até 300% maior do que a mesma resistência medida na direção transversal do prisma. / The best way to characterize the post-cracking behaviour of fibre reinforced concretes (FRC) for structural proposes is through direct tensile tests. As direct tensile tests are difficult to conduce, usually indirect tensile tests are employed, especially bending tests with closed-loop control. However, limiting factors, as the strength capacity overestimation of composites under flexural beams tests had motivated the development of another test procedure aiming to obtain responses closer to FRC basic characteristics. This is the case of Double Edge Wedge Splitting test (DEWS). In this test, the indirect tensile stress is not associated with a deflection - as is common in bending tests - but it is related with the cracking opening of concrete matrix. The DEWS test brings the possibility of direct evaluation of the FRC orthotropic behaviour and its effect in the post-crack strength at the serviceability (SLS) and ultimate (ULS) limit estates. Previous researches about DEWS test were done using open-loop control, but they were limited to higher fibre content. These do not provide difficulties about the residual strength characterization at the SLS. Thus, this study carried out an accurate experimental analysis about DEWS. This experimental programme used only fibre reinforced concrete with low steel fibre volume fractions. The first analysis was based in the DEWS test capacity for identification of the effect of predominant fibre orientation into matrix in the post-crack strength of the FRC. This analysis was linked with the flexural test made with prismatic specimens as recommended by JSCE-SF4 in order to evaluate if it promotes an overestimation of the fibre reinforcement capacity. The other evaluation focused on the test loading rate factor by doing DEWS test and bending test (JSCE-SF4:1984) under four different rates in order to verify its influence on the material behaviour. The results shown that DEWS test was capable to identify the fibre alignment into FRC specimens with low fibre content, even using open-loop control and increasing the load rate. The extension of the instability region on DEWS test response was lower than the provided by the flexural tests. The study also showed that the flexural test could overestimate the post-crack strength capacity of the FRC up 300% in relation to the transversal direction.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Suelio da S Araujo.pdf: 1201670 bytes, checksum: d9dc94ec3063ff4a2fbf8af7ce722d6b (MD5) Previous issue date: 2011-08-15 / The knowledge of the compressive strength and static modulus of elasticity is fundamental to the study of deformations of concrete, since deformations can cause cracks that compromise both the structural behavior of the element and serve as an entry to deleterious agents. For purposes of correlating values of compressive strength and static modulus of elasticity of concrete, cylinders were cast with different strengths, different types of strain measurements were taken, different specimen sizes and the loading speed of the testing machine. The specimens were tested at the age of 28 days to determine the compressive strength and static module of elasticity according to ABNT NBR 8522:2008, using different types of strain measurement devices: two mechanical dial indicators, surface bonded strain gages, clip gauges and LVDT (Linear Variable Differential Transducer). Two hundred and fifty eight specimens were cast with dimensions 150 mm x 300 mm and 100 mm x 200 mm using conventional normal strength concrete (NC - Class C30) and high strength concrete (HSC - Class C60). The experimental program was divided into two stages. First the static modulus of elasticity of concrete was measured to evaluate the accuracy of the method using different measuring devices and the accuracy of the method to a loading speed of 0.6 MPa/s. Then, the modulus of elasticity using different deformation measuring devices at a loading speed of 0.3 MPa/s and 0.6 MPa/s was measured. As for concrete NC and HSC, it was found that the specimens 100 mm x 200 mm obtained higher dispersion in relation to 150 mm x 300 mm specimens. In the first stage of the research, 100 mm x 200 mm specimens showed a higher dispersion when using mechanical dial gages and LVDT. The 150 mm x 300 mm NC class C30 specimens showed greater dispersion when using in mechanical dial gages and external strain gages. However, the HSC showed higher dispersion when mechanical dial gages and LVDT were used. In both concretes tested, the mechanical dial gages showed greater dispersion. In the second stage of the research, 150 mm x 300 mm specimens tested at the loading speed of 0.3 MPa/s showed greater dispersion when electrical strain gages and clip gauges were used. The 150 mm x 300 mm specimens tested at loading speed of 0.6 MPa/s showed greater dispersion when electrical strain gages and mechanical dial gages were used. / O conhecimento da resistência à compressão e do módulo estático de elasticidade é fundamental para o estudo das deformações do concreto, uma vez que as deformações podem gerar fissuras capazes de comprometer tanto o comportamento estrutural do elemento de concreto, como servir de caminho de entrada aos agentes deletérios. Não só fissuras, mas também deformações excessivas. Para fins de correlação de valores de resistência à compressão e módulo estático de elasticidade do concreto, foram moldados corpos-de-prova variando-se a classe do concreto, o tipo de medidores de deformação, a dimensão do corpo-de-prova e a velocidade de carregamento da máquina de ensaio. Os corpos-de-prova foram ensaiados na idade de 28 dias para determinação da resistência à compressão e do módulo estático de elasticidade, normalizado pela ABNT NBR 8522:2008, utilizando-se diferentes tipos de medidores de deformação, a saber: compressômetro mecânico com dois relógios comparadores acoplados, extensômetro elétrico resistivo de colagem superficial ( strain gage ), extensômetro elétrico resistivo de fixação externa ( clip gage ) e LVDT (Transdutor Diferencial de Variação Linear). Foram moldados 258 corpos-de-prova com dimensões 150 mm x 300 mm e 100 mm x 200 mm utilizando concreto convencional de resistência normal (CC Classe C30) e concreto de alta resistência (CAR Classe C60). O programa experimental foi dividido em duas etapas: a primeira contemplou o estudo do módulo estático de elasticidade do concreto para avaliação da precisão do método utilizando diferentes medidores de deformação e da acurácia do método com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio em um nível: 0,6 MPa/s. A segunda etapa contemplou o estudo de determinação do módulo estático de elasticidade utilizando diferentes medidores de deformação com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio em dois níveis: 0,3 MPa/s e 0,6 MPa/s. Quanto ao concreto Classe C30 e CAR, verificou-se que os corpos-de-prova de dimensão 100 mm x 200 mm apresentaram maior dispersão em relação aos corpos-de-prova de dimensão 150 mm x 300 mm. Na primeira etapa da pesquisa, quanto à dimensão 100 mm x 200 mm, verificou-se que o concreto Classe C30 e o concreto de alta resistência (CAR) apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e LVDT. Quanto à dimensão 150 mm x 300 mm, verificou-se que o concreto Classe C30 apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e extensômetro elétrico de fixação externa. Já no concreto de alta resistência (CAR) apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e LVDT. Em ambas as classes de concreto ensaiadas, o medidor de deformação compressômetro mecânico apresentou maior dispersão. Na segunda etapa da pesquisa, quanto à dimensão 150 mm x 300 mm ensaiada com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio de 0,3 MPa/s, verificou-se que apresentou maior dispersão nos medidores de deformação extensômetro elétrico de colagem superficial e extensômetro elétrico de fixação externa. Quanto à dimensão 150 mm x 300 mm ensaiada com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio de 0,6 MPa/s, verificou-se que apresentou maior dispersão nos medidores de deformação extensômetro elétrico de colagem superficial e compressômetro mecânico.