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Title in Portuguese: Contribuições para um método mecanístico-empírico de dimensionamento de pavimentos asfálticos: influência da temperatura e da velocidade de tráfego na previsão de área trincada
Author: Santos, Anthony Belo Vasconcelos
Advisor(s): Soares, Jorge Barbosa
Co-advisor(s): Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima
Keywords: Transportes
Pavimentos de asfalto - Fadiga
Mechanistic-empirical method
Continuum damage
Fatigue
Issue Date: 2020
Citation: SANTOS, Anthony Belo Vasconcelos. Contribuições para um método mecanístico-empírico de dimensionamento de pavimentos asfálticos: influência da temperatura e da velocidade de tráfego na previsão de área trincada. 2020. 165 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Portuguese: A recente proposição de atualização do método de dimensionamento de pavimentos asfálticos nacional implica em significativos avanços para a infraestrutura rodoviária do país. A análise estrutural dos sistemas de camadas e o monitoramento de trechos nacionais em termos de evolução de defeitos em campo são unidos pela aplicação de Funções de Transferência (FT), possibilitando a prática de um dimensionamento mecanístico-empírico. Os ensaios de Módulo de Resiliência (MR) para rigidez e Compressão Diametral (CD) para fadiga estão presentes na proposição avaliada para análises estruturais e a previsão de fadiga, respectivamente. Apesar de práticos, os ensaios de MR e CD não incorporam variáveis viscoelásticas relevantes tanto na modelagem da rigidez como da vida de fadiga. Além disso, críticas consagradas em literatura, em particular ao ensaio de CD, ensejam uma maior compreensão sobre a mais apropriada caracterização quanto à fadiga de misturas asfálticas no Brasil. Neste estudo, são realizadas análises de predição de área trincada (%AT) que fazem uso de resultados de ensaios que incorporam variáveis viscoelásticas do material asfáltico, como o Módulo Dinâmico (|E*|) para rigidez e ensaios de Tração-compressão Uniaxial Direta (TD) para fadiga. Para modelagem dos resultados de fadiga, utiliza-se a abordagem S-VECD (Simplified Viscoelastic Continuum Damage), ainda pouco difundida no Brasil. Para ampliar a compreensão da importância da consideração de parâmetros viscoelásticos na modelagem da rigidez e de fadiga, são realizados estudos de sensibilidade de resultados de %AT com relação a parâmetros de: (i) tráfego, em intensidade e velocidade; (ii) clima, em temperatura do ar e no pavimento; e (iii) parâmetros da modelagem de dano S-VECD. Para atingir os objetivos, uma nova FT é calibrada a partir de dados de 23 trechos monitorados pela Rede de Tecnologia em Asfaltos (RTA) e ajustada ao programa CAP3D-D, desenvolvido na Universidade Federal do Ceará (UFC). Os resultados indicam particular relevância do parâmetro de temperatura do ar nos resultados previstos de %AT e significativa importância da intensidade do tráfego. O estudo de sensibilidade dos parâmetros S-VECD permitiu uma maior compreensão do modelo e o comportamento das principais variáveis individualizadas, como a identificação de maior sensibilidade ao parâmetro Δ, da curva GR(Nf), além de importantes discussões sobre o parâmetro ß. Este parâmetro, especificamente, ensejou proposições relevantes de estudos futuros acerca de simplificações e premissas de simulações e análises estruturais.
Abstract: The recent proposed asphalt pavement design method brings significant improvement to Brazilian roadway infrastructure. Pavement layers structural analysis and monitoring of test sections, in terms of cracked area, allow the use of Transfer Functions (TF) to predict cracking evolution under a mechanistic-empirical method. The Resilient Modulus (RM) for stiffness and Diametral Indirect Tensile (DT) test for fatigue characterization are intended to be used for structural analysis inputs and fatigue simulation, respectively, on the method currently considered. Although the tests are state of practice in many laboratories, they do not incorporate viscoelastic parameters neither in stiffness nor in fatigue simulation. In addition, criticisms are found in the literature, particularly to the DT test, and they provide a greater understanding for more appropriate characterization of Hot Mix Asphalt (HMA) in Brazil. This research carries out analysis of predicted cracked area (%CA) using a viscoelastic test system characterization, such as Dynamic Modulus (|E*|) for stiffness and Uniaxial Direct Tension-compression (DTC) test for fatigue. For fatigue modeling, the S-VECD (Simplified Viscoelastic Continuum Damage) approach is used, which is yet largely disseminated in Brazil. In order to broaden the understanding of appropriate viscoelastic characterization for pavement design, sensitivity analysis are performed upon %CA with respect to the following variables: (i) traffic, with respect to intensity and speed; (ii) climate, with respect to air temperature; (iii) S-VECD modeling parameters for damage. To achieve such desired analysis, a new TF is calibrated for 23 monitored sections under Petrobras’s Asphalt Technology Network, in CAP3D-D software, developed at Federal University of Ceará (UFC). The results indicate particular relevance of air temperature in predicted %CA, as well as significant relevance of traffic intensity. The sensitivity tests of S-VECD parameters allowed a deeper understanding of the DTC modeling under continuum damage theories, identifying the most sensible parameters, as Δ in GR(Nf), besides major discussions regarding the ß parameter. This parameter, specifically, originated relevant propositions for future researches regarding simulations and structural analysis.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/53072
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DET - Dissertações defendidas na UFC

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