Marcos Antonio Fritzen

Título

Desenvolvimento e Validação de Função de Transferência para Previsão do Dano por Fadiga em Pavimentos Asfálticos


Orientador(es)

Laura Maria Goretti da Motta


Resumo

Um dos maiores problemas na engenharia rodoviária é estimar de forma satisfatória a vida útil de pavimentos novos e restaurados, especialmente em relação a trincas por fadiga ou à deformação permanente. Essa incerteza na previsão da vida útil dos pavimentos asfálticos está relacionada atualmente ao alto grau de empirismo existente no método de dimensionamento de pavimentos flexíveis – método DNER, vigente no país desde 1966. O Brasil, especialmente os órgãos rodoviários necessitam urgentemente de um modelo mais adequado à realidade técnico – científica do país e baseada em critérios mecânicos que minimizem o erro da previsão. Esta tese teve como objetivo contribuir com o estabelecimento de um novo método mecanístico – empírico na sua parte mais fundamental: definir uma calibração para a previsão do dano por fadiga (Função de Transferência) baseada nos ensaios mecânicos de módulo de resiliência e fadiga por compressão diametral de cargas repetidas de misturas asfálticas, a partir da análise de segmentos experimentais construídos e monitorados anualmente, desde sua implantação, nas principais vias da Cidade Universitária, e na porcentagem de área trincada observada em campo. A Função de Transferência foi definida a partir de 6 misturas asfálticas distribuídas em 45 segmentos construídos em diferentes condições estruturais e níveis de tráfego. É baseada no dano médio acumulado distribuído em 110 pontos, calculado com o programa de análise elástica. A Função de Transferência também foi validada com segmentos experimentais de diferentes regiões do país, da Rede Temática de Asfaltos, com previsão de área trincada muito próxima da área trincada observada.


Abstract

The prediction of the service life of new and rehabilitated pavements is a major challenge for pavement engineers, especially if distresses such as cracking and rutting are involved. This uncertainty in the prediction of the service life of Brazilian asphalt pavements is also associated to the use of a purely empirical flexible pavement design guide, which dates from 1966. In that sense, the development of a new guide that is more technically sound and based on concepts of mechanics of materials rather than on purely empirical relations becomes an urgent task. This dissertation aims to contribute with the development of the new mechanistic – empirical Brazilian pavement design guide. More specifically, the research focuses on the definition of a so-called transfer function that is used to relate the material behavior characterized in the laboratory to the amount of damage observed in 45 real field segments. These segments were built in the main campus of the Federal University of Rio de Janeiro and have been monitored over the years. They were composed by 6 different asphalt mixtures, built in locations with various structural conditions, and subjected to different traffic levels. The Transfer Function was calibrated based on the responses provided by the structural analysis software of the guide, which used information, obtained from the laboratory experiments as input parameters. Finally, the Transfer Function was validated using data from several field segments that have been monitored in different states of the country. The results indicate that the function has been successfully calibrated and validated and can provide fatigue cracked predictions that are very close to the damage levels observed in real field segments.

 

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