Studies conducted in 2016 show that 58% of the highways in Brazil presents any
deficiency in the pavement, signaling or in its geometry. These deficiencies are, on
average, the cause for about 6% of the accidents and for the increase of the
operational cust by 91,6%. Among them we can stress the permanent deformation,
the so called wheel tracks, which is harmful to the dynamic of the loads, to the
comfort provided by the pavement, increasing its risk. To the correct design of the
pavement it is very important to better know the characteristics of the materials to be
used. In this context, stands out the subgrade, the foundation for the whole structure
of the pavement, which one is studied in the present reseach by considering three
typical soils used as highway subgrade in Santa Maria, Rio Grande do Sul State, and
having the permanent deformations as the main focus. The metodology aplied in this
work consisted in the location, sampling and characterization of the soil fields, lab
tests and empirical machanistic design. Besides the physical, chemical and
mechanical characterizations, it was performed the repeated triaxial load test aiming
to obtain the resilient modulus and the permanent deformation parameters, according
to the Brazilian Petroleum Corporation Manual (PETROBRAS). The Resilient
Modulus model presented the better results with frequencies of 1 Hz and 2 Hz, and
the presence of silt in one of the soils affected its resilient behaviour. The permanent
deformation tests were performed with the frequency of 2 Hz and 150.000 load
cicles. The average statistic correlation, according to Guimaraes (2009)´s
methodology, was 0.91, bigger than the one provided by the Monismith and
Barksdale´s models. However, the dominance of fine grained soils, along with low
compactation energy, lead to a higher deformation rates, motivating the use of
intermediate energy. With this new approach the permanent deformation was
reduced 40% and the resilient modulus increased 78,8%. However, the numerical
simulation according to the mechanistic approach, and using the layer thickness
obtained from the Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT)
method, under 8,2 ton standard axle load, showed that the wheel tracks deeping
would be small, based on the low stresses observed in the subgrade. On the other
hand, the fatigue behaviour presented an inferior performance, reducing the project´s
useful life. It was observed the presence of shakedown in the ranges A, B and C. / Pesquisas realizadas no ano de 2016 mostram que 58,2 % das rodovias de
todo o país apresentam alguma deficiência no pavimento, na sinalização ou na
geometria da via. Em média, esses defeitos são responsáveis por cerca de 6% do
número de acidentes, além de aumentar o custo operacional das vias em até 91,6%.
Dentre essas anomalias, destaca-se a deformação permanente denominada de
afundamento na trilha de roda (ATR), que prejudica a dinâmica das cargas, afeta o
conforto ao rolamento e causa risco à segurança. Para o adequado
dimensionamento de um pavimento, é fundamental o conhecimento dos materiais
que o compõem. Neste contexto, destaca-se o subleito, por ser a fundação sobre a
qual são assentes todas as camadas, motivo pelo qual o objetivo geral desta
pesquisa é analisar três solos típicos de subleitos rodoviários de Santa Maria, estado
do Rio Grande do Sul, em especial quanto aos parâmetros de deformação
permanente. A metodologia aplicada neste trabalho consistiu na localização, coleta e
caracterização das jazidas de solos, realização de ensaios laboratoriais e
dimensionamento mecanístico - empírico. Assim, além da caracterização física,
química e mecânica, foram realizados ensaios triaxiais de cargas repetidas para
obtenção do módulo de resiliência e dos parâmetros de deformação permanente,
segundo recomendações do manual de execução de trechos monitorados da
empresa Petróleo Brasileiro Sociedade Anônima (PETROBRAS). O modelo
composto do módulo de resiliência apresentou os melhores resultados, a partir de
ensaios com frequência de 1 Hz e 2 Hz, sendo que a presença de silte em um dos
solos afetou seu comportamento resiliente. Os ensaios de deformação permanente
foram conduzidos a 2 Hz, com 150.000 ciclos de aplicação de carga, cuja correlação
estatística média, empregando a metodologia de Guimarães (2009), foi de 0,91 –
superior a dos modelos de Monismith e Barksdale. Entretanto, a predominância de
materiais finos, aliada à baixa energia de compactação (normal), resultaram em
elevadas taxas de deformação, o que motivou o estudo de um dos solos também
com uso da energia intermediária. Esse procedimento reduziu a deformação
permanente em 40% e elevou o módulo de resiliência em 78,8%. Entretanto, a
simulação numérica do pavimento sob a ótica mecanicista, a partir das espessuras
calculadas pelo método do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
(DNIT), aplicando-se a carga padrão de 8,2 toneladas, mostrou que o ATR seria
pequeno, em face das baixas tensões atuantes no subleito, em contraposição ao
desempenho à fadiga, que reduziu sensivelmente a vida útil de projeto. Constatouse
a ocorrência de shakedown nos domínios A, B e C.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/12036 |
| Date | 24 November 2016 |
| Creators | Zago, João Paulo |
| Contributors | Pinheiro, Rinaldo José Barbosa, Specht, Luciano Pivoto, Guimarães, Antonio Carlos Rodrigues, Pereira, Deividi da Silva |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFSM, Brasil, Engenharia Civil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300100000003, 600, 5f40e3e1-ec2f-47e2-8698-5aa35e664277, c27f8164-f836-462a-9224-a57bb8598349, 48d1fdb4-fcef-4b42-a5c0-9e7998240cc5, 9771c940-aa5b-4bea-9121-08ebe23b16e3, d96ee26c-775a-45bd-8b59-eeee070e8af5 |
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