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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-13032017-095746
Document
Author
Full name
Lucas Rodrigues de Andrade
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Bernucci, Liedi Légi Bariani (President)
Araújo, Luciana Michèlle Dellabianca
Fabbri, Glauco Tulio Pessa
Title in Portuguese
Comparação do comportamento de pavimentos asfálticos com camadas de base granular, tratada com cimento e com estabilizantes asfálticos para tráfego muito pesado.
Keywords in Portuguese
Asfalto
Cimento
Pavimentação [Reciclagem]
Rodovias
Abstract in Portuguese
A engenharia rodoviária emprega pistas-teste para avaliação de materiais, do dimensionamento estrutural e de métodos executivos de pavimentos, de modo a submeter a estrutura de pavimentos a condições reais de clima e de tráfego. Há no mundo numerosos programas de monitoramento de pistas-teste que vêm contribuindo significativamente para o avanço da tecnologia dos pavimentos. Neste contexto, o presente trabalho se propõe a avaliar o desempenho de quatro segmentos asfálticos sequenciais de um trecho experimental executado na Rodovia Fernão Dias (BR-381), que liga as cidades de São Paulo a Belo Horizonte, sob concessão pela empresa ARTERIS, sujeita a tráfego muito pesado. As estruturas de pavimentos construídas para este estudo são: pavimento flexível executado com base de Brita Graduada Simples (BGS), pavimento semirrígido executado com base de Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC), pavimento com base asfáltica constituída de material fresado (RAP) estabilizado com emulsão asfáltica e pavimento com base asfáltica constituída de material fresado (RAP) estabilizado com espuma de asfalto. A avaliação do desempenho foi realizada a partir de análises dos resultados de monitoramentos funcionais e estruturais realizados em campo periodicamente até a idade de 15 meses. Em laboratório, realizou-se a caracterização dos materiais empregados na construção utilizando o módulo de resiliência como parâmetro para avaliar a rigidez dos mesmos. A partir de análises funcionais, procedeu-se à avaliação da progressão de defeitos, dentre eles a irregularidade longitudinal, afundamentos em trilha de roda e características de superfície. Como foco principal, foram analisados o comportamento mecânico de cada segmento. As bacias de deslocamentos foram avaliadas por meio de indicadores estruturais e utilizadas para realização de retroanálises com o objetivo de estudar a variação destes indicadores e dos módulos das camadas, a depender do volume de tráfego acumulado e condições climáticas. Estes dados foram também empregados para relacionar as estruturas com os defeitos de superfície, além de alimentar um modelo computacional em elementos finitos que descreve o comportamento mecânico dessas estruturas. Os resultados obtidos nos monitoramentos periódicos e nas análises realizadas mostraram que o pavimento flexível não é adequado ao tráfego muito pesado e a partir dos 12 meses não atendia os limites da ANTT para rodovias sob concessão federal, enquanto o pavimento semirrígido mostrou-se adequado e estável ao longo do período estudado e os pavimentos reciclados apresentaram um ganho nos parâmetros estudados, devido ao processo de cura dos materiais utilizados, além de comportamento adequado ao tráfego submetido.
Title in English
Comparison of asphalt pavement behavior constituted by unbound, cement-treated and bitumen-stabilized base layers under very heavy traffic.
Keywords in English
Asphalt
Cement
Pavement [Recycling]
Roads
Abstract in English
The highway engineering adopts road tests to evaluate pavement materials, structural design methods and pavement construction characteristics, with the goal of subjecting the pavement structure to real climate and traffic conditions. There are several road test monitoring programs worldwide, which significantly contribute to pavement technology development. The present study evaluates the performance of four pavement sections within a road test located in Rodovia Fernão Dias (BR-381), that connects São Paulo and Belo Horizonte cities under concession of Arteris, and is subjected to heavy traffic. The pavement structures built can be described as follows: flexible pavement with crushed stone base layer, semirigid pavement with cement-treated crushed stone base layer, pavement with base layer of RAP stabilized with emulsion asphalt and pavement with base layer of RAP stabilized with foamed asphalt. The pavement performance was evaluated by means of a functional and structural periodic field monitoring during 15 months. In laboratory, the materials stiffness was characterized from resilient modulus tests. The functional analysis was conducted to study the progression of pavement distresses, such as roughness, rutting and surface characteristics. Furthermore, as the main focus structural aspects were analyzed. Deflection basins were evaluated from its parameters and used for backcalculated moduli analysis, with the objective of comprehend the susceptibility of these parameters and layers moduli to climate and traffic conditions. These results were used to compare the structures with surface distresses, and were also used as input of a computational finite element model to describe the mechanical behavior of these structures. The results obtained from the periodic monitoring and analysis showed that the flexible pavement is not suitable for very heavy traffic and from the 12 months it did not meet the ANTT limits required for highways under federal concession, while the semi-rigid pavement proved to be adequate and stable during the studied period and the recycled pavements with presented an improvement in the studied parameters, due to the curing process of the materials used, and also presented adequate behavior to the submitted traffic.
 
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Publishing Date
2017-03-13
 
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