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Tipo: Tese
Título: Exploração, análise comparativa e modelagem da deformação permanente de materiais granulares da microregião de Mossoró/RN
Autor(es): Cabral, Wendel Silva
Orientador: Barroso, Suelly Helena de Araújo
Palavras-chave: Deformação permanente;Ensaio triaxial;Redes neurais artificiais;Solo;Pavimentação
Data do documento: 2021
Citação: CABRAL, Wendel Silva. Exploração, análise comparativa e modelagem da deformação permanente de materiais granulares da Microregião de Mossoró/RN. 2021. 181f. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes) - Universidade Federal do Ceará, Departamento de Engenharia de Transportes, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Transportes, Fortaleza, 2021.
Resumo: Devido às novas exigências de análises mecânicas dos pavimentos brasileiros motivadas pelo desenvolvimento de novos métodos de dimensionamento, torna-se importante promover pesquisas para conhecimento e controle da ocorrência da Deformação Permanente (DP) em solos. A análise do comportamento de materiais regionais utilizados nas camadas do pavimento, quanto às deformações irreversíveis, fornece informações imprescindíveis para dimensionamentos mecanístico-empíricos, bem como otimiza recursos e atende às necessidades estruturais do pavimento. A partir disso, a presente tese apresenta como objetivo geral analisar a DP de solos utilizados em pavimentos da microrregião de Mossoró para o desenvolvimento de modelos a serem usados em métodos de dimensionamento mecanísticoempíricos de pavimentos à luz de ensaios mais rápidos e da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA). Para tanto, o programa experimental foi desenvolvido em três etapas: (i) a etapa 1 constou de pesquisa e aquisição de dados na região de estudo; definição do esforço amostral; seleção e coleta dos materiais; realização dos ensaios de caracterização e mecânicos nas amostras selecionadas, bem como avaliação preliminar do método de ensaio de DP a ser utilizado usando as normas brasileira (DNIT 179/2018) e europeia (CEN 13286–7/2004); (ii) a etapa 2 abrangeu um pré-processamento dos dados obtidos nos ensaios e o desenvolvimento dos modelos de previsão da DP e do MR utilizando-se RNA e softwares como LAB Fit; e (iii) a etapa 3 compreendeu a análise dos dimensionamentos empírico (através do método do CBR) e mecanístico-empírico (pelos programas computacionais MeDiNa e CAP 3D-D). Os resultados mostraram que o ensaio triaxial de múltiplos estágios, baseada na norma europeia, apresentou vantagens operacionais e foi recomendado como método para obtenção de DP das amostras. Além disso, os modelos desenvolvidos através da técnica de RNA foram considerados satisfatórios para prever a DP dos solos, bem como as equações geradas para prever o módulo de resiliência. Considerou-se que os pavimentos dimensionados pelos métodos mecanístico-empírico foram capazes de prever o desempenho das estruturas considerando as ocorrências e influências das tensões no aparecimento de rupturas por deformação permanente e área trincada. Percebeu-se, com exceção do pavimento com baixo volume de tráfego, o subdimensionamento das estruturas pelo método do DNIT, o que ficou comprovado na deterioração precoce observada nas rodovias da região. Sendo assim, recomenda-se que a técnica europeia de ensaio da DP e os modelos desenvolvidos com base em inteligência artificial possam ser atualizados e testados para dimensionar pavimentos na microrregião de Mossoró/RN.
Abstract: Due to the new requirements of mechanical analysis of Brazilian pavements motivated by the development of new sizing methods, becames important to promote research for knowledge and control of the occurrence of Permanent Deformation (PD) in soils. The analysis of the behavior of regional materials used in the layers of the pavement, as for irreversible deformations, provides essential information for mechanistic-empirical dimensioning, as well as optimizes resources and meets the structural needs of the pavement. From this, the present thesis presents as general objective to analyze the PD of soils used in pavements in Mossoró microregion for the development of models to be used in methods of mechanistic-empirical sizing of pavements in the light of faster tests and the artificial neural networks (RNA) technique. Thus, the experimental program was developed in three stages: (i) step 1 consisted of research and data acquisition in the study region; definition of the sampling effort; selection and collection of materials; performance of characterization and mechanical tests on the selected samples, as well as preliminary evaluation of the PD test method to be used using the Brazilian (DNIT 179/2018) and European (CEN 13286–7/2004) standards; (ii) step 2 covered a pre-processing of the data obtained in the tests and the development of the dp and MR forecastmodels using RNA and software such as LAB Fit; and (iii) step 3 understood the analysis of empirical (through the CBR) and mechanistic-empirical (by the medina and cap 3D-D) computational programs. The results showed that the multi-stage triaxial assay, based on the European standard, presented operational advantages and was recommended as a method to obtain PD from the samples. In addition, the models developed using the RNA technique were considered satisfactory to predict soil PD, as well as the equations generated to predict the resilience module. It was considered that the pavements dimensioned by the mechanistic-empirical methods were able to predict the performance of the structures considering the occurrences and influences of stresses in the appearance of ruptures by permanent deformation and cracked area. It was noticed, with the exception of the pavement with low traffic volume, the undersizing of the structures by the DNIT method, which was proven in the early deterioration observed in the highways of the region. Therefore, it is recommended that the European PD testing technique and models developed based on artificial intelligence can be updated and tested to scale pavements in the Mossoró/RN microregion.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56860
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