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Title in Portuguese: Influência da variação da umidade no comportamento de pavimentos da região metropolitana de Fortaleza
Title: Influence of moisture variation in the behavior of pavements in the metropolitan region of Fortaleza
Author: Bastos, Juceline Batista dos Santos
Advisor(s): Holanda, Áurea Silva de
Co-advisor(s): Barroso, Suelly Helena de Araújo
Keywords: Transportes
Pavimentos de asfalto
Solos - Umidade
Issue Date: 15-Apr-2013
Citation: BASTOS, J. B. S. Influência da variação da umidade no comportamento de pavimentos da região metropolitana de Fortaleza. 2013. 164 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013
Abstract in Portuguese: Vários fatores podem influenciar no comportamento resiliente de materiais granulares, dentre eles vale citar a umidade que pode variar de acordo com as condições ambientais a que os pavimentos estarão sujeitos no campo (infiltração de água de chuva pelas trincas do pavimento ou pelos acostamentos, variação do nível do lençol freático, transferência de umidade entre as camadas devido às variações de temperatura, etc). As variações climáticas sazonais podem acarretar alterações que comprometam o desempenho do pavimento, sendo importante verificar quais os materiais locais que melhor resistem a tais variações. Na tentativa de analisar um pavimento mais adequado às características regionais, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar os efeitos da variação da umidade dos solos na análise dos pavimentos à luz de métodos empíricos e mecanísticos-empíricos. Para tanto, foram realizadas análises numéricas (através do programa de análise CAP3D e do programa de dimensionamento SisPav) para determinar tensões e deslocamentos atuantes nos pavimentos asfálticos, considerando-se o efeito da variação da umidade nos solos. Para execução do programa experimental foram coletados solos no município de Caucaia, localizado na Região Metropolitana de Fortaleza, estado do Ceará, que foram submetidos aos ensaios de caracterização, compactação, CBR (Índice de Suporte Califórnia) e MR (Módulo de Resiliência). O ensaio de CBR foi realizado em diferentes condições de imersão. Já o MR dos solos foi avaliado nas umidades de compactação e pós-compactação. A partir dos resultados de laboratório foram realizadas análises numéricas para determinar tensões e deslocamentos atuantes nos pavimentos asfálticos. Os resultados mostram que os valores de MR são mais sensíveis à variação do teor de umidade para o caso de solos pertencentes ao subleito do que para os provenientes de jazidas. Os estudos mostram, ainda, que a variação da umidade influencia nos resultados dos deslocamentos verticais, das tensões horizontais e verticais dos pavimentos. Verificou-se que a alteração de ± 2% em termos absolutos em torno da umidade ótima, normalmente aceito para a compactação do solo em campo, pode representar variações significativas nos dimensionamentos dos pavimentos. Percebeu-se que estruturas mais esbeltas são obtidas quando se considera os materiais 2% abaixo da umidade ótima, tanto de compactação quanto de pós-compactação. Mas esta prática não deve ser incentivada, pois se a umidade vier a aumentar a tendência é que o pavimento seja prejudicado.
Abstract: Several factors may influence the resilient behavior of granular materials, among which it is worth mentioning the moisture content. The moisture variation depends on the environmental conditions to which the pavements will be subjected in the field (infiltration of rainwater through the cracks of the pavement or shoulders, groundwater level variation, moisture transfer between layers due to temperature variations, etc.). It is well known that seasonal climatic changes can affect the performance of the pavement. Thus, it is important to choose local materials that better resist such changes. In an attempt to analyze a pavement that best suits regional characteristics, this study aims to evaluate the effects of soil moisture variation in the analysis of pavements in the light of empirical and mechanistic-empirical design methods. Numerical analyses were performed (through the programs CAP3D and SisPav) to determine stresses and displacements on asphalt pavements with different soil layers moisture contents. For the experimental program, different soils were collected in the city of Caucaia, located in the Metropolitan Region of Fortaleza, state of Ceará, which were subjected to the following laboratory tests: compaction, CBR (California Bearing Ratio) and MR (Resilient Modulus). CBR was conducted in different conditions of saturation. On the other hand, resilient moduli were evaluated in the compaction and post-compaction humidities. Using the results of laboratory tests, numerical analyses were performed to obtain stresses and displacements on asphalt pavements. The results show that MR values are more sensitive to variation of the moisture content in the case of subgrade soils than for those soils of deposits. The studies also show that the variation of moisture affects the results of vertical displacements, as well as horizontal and vertical stresses. It was found that the variation of ± 2%, in absolute terms around the optimum moisture normally accepted for soil compaction in the field, may represent significant variations in the design of flexible pavements. It was also observed that slender structures are obtained when considering materials 2% below the optimum moisture content in compaction and in post-compaction cases. But this practice should not be encouraged, because if moisture increases the pavement will probably be damaged.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5627
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