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Tipo: Dissertação
Título: Análise do comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente reforçadas com geogrelhas
Analysis of the mechanical performance of hot asphalt mixtures reinforced with geogrids
Autor(es): Pereira, Géssica Soares
Abstract: Esta pesquisa teve por objetivo principal analisar o comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente densas reforçadas com geogrelhas, avaliando-se o efeito da inserção destes elementos geossintéticos, mediante análise comparativa com misturas asfálticas não reforçadas, e sua influência no desempenho de uma estrutura de pavimento-tipo, mediante simulações em programa computacional. O programa experimental incluiu a caracterização dos agregados minerais e do ligante asfáltico CAP 50/70 e a dosagem das misturas asfálticas (faixas B e C do DNIT) através do método Marshall. Definidas as misturas asfálticas de projeto, foram moldados corpos de prova sem e com a inserção de três geogrelhas para pavimentação com as seguintes matérias- primas: poli álcool vinílico (PVA), poliéster (PET) e fibra de vidro. A análise do efeito da inserção das geogrelhas nas propriedades mecânicas das misturas asfálticas foi baseada nos ensaios de Estabilidade Marshall, Resistência à Tração por Compressão Diametral, Módulo de Resiliência, Fadiga à Tensão Controlada e Creep Estático. Além disso, um total de 24 análises empírico-mecanísticas foi realizado, utilizando-se o programa me-PADS, variando-se os tipos de revestimento asfáltico (reforçados com três geogrelhas e não reforçados), para as duas faixas de serviço mencionadas, em uma estrutura de pavimento-tipo pré-dimensionada. De um modo geral, os resultados mostraram uma tendência de incremento das propriedades mecânicas das misturas reforçadas comparativamente às convencionais. Para o cenário que envolveu a avaliação do comportamento em fadiga, esse incremento mostrou-se dependente do nível de solicitações aplicadas, constatando-se que, para níveis de tensão mais baixos, as misturas com geogrelha foram capazes de resistir a um maior número de ciclos de carregamento na ruptura do que as misturas sem geogrelha. Nos demais ensaios mecânicos, os resultados realçaram a habilidade das geogrelhas em restringir, comparativamente à mistura não reforçada, os mecanismos de ruptura mecânica por tração e por compressão. Em relação à análise estrutural, os revestimentos reforçados com as geogrelhas apresentaram maiores níveis de tensão de tração nas fibras inferiores e menores valores de deflexão recuperável quando comparados com as respostas estruturais do pavimento-tipo com camadas de revestimento não reforçadas. Esses resultados, que são reflexo da maior rigidez dos revestimentos reforçados, se mostraram como satisfatórios apenas para os revestimentos com misturas asfálticas de faixa granulométrica C, onde tal condição indicou uma tendência de maior resistência à ruptura por tração do revestimento. No que se refere às deflexões máximas, para ambos os revestimentos, todas as geogrelhas promoveram uma redução em seus valores, deixando estes ainda mais distantes do valor de deflexão admissível definido por norma comparativamente aos revestimentos não reforçados.
The main objective of this research was to analyze the mechanical behavior of dense hot asphalt mixtures reinforced with geogrids, evaluating the effect of the insertion of these geosynthetics elements when compared to non-reinforced hot asphalt mixtures and their influence on the performance of a pavement structure through simulations in a computer program. The experimental program included characterization of asphalt mixtures composite materials and design of asphalt mixtures within the DNIT service specification’s gradation bands B and C using Marshall mix design method. Then, test specimens were molded with the insertion of three geogrids types composed with the following raw materials: polyvinyl alcohol (PVA), polyester (PET) and glass fiber and without geogrid reinforcement. The analysis of the geogrid insertion effect on the mechanical properties of the asphalt mixtures was based on the following tests: Marshall Stability tests, Tensile Resistance (Brazilian Test), Resilient Modulus tests, Fatigue tests and Static Creep tests. Further, a total of 24 mechanistic-empirical analysis were performed on a pre-designed pavement structure using me-PADS program, varying the asphalt overlayer types (reinforced with three geogrids types and non- reinforced) for the two gradation bands adopted in this study. In general, the results pointed an increase in the mechanical properties analyzed in laboratory due to the geogrid insertion when compared to those of the conventional asphalt mixtures. However, it was found that the fatigue behavior is dependent on the applied load and for lower stress levels, the hot asphalt mixtures reinforced with geogrid were able to withstand a greater number of load cycles to failure than the hot asphalt mixtures without reinforcement. Concerning the others mechanical tests, the results emphasized the capability of the geogrids to restrict the traction and compression failure mechanisms in comparison to the non-reinforced mixtures. Regarding the structural analysis, the geogrid-reinforced asphalt overlayer presented higher tensile stress levels in the lower fibers and lower values of recoverable deflections when compared to the structural responses of the non-reinforced asphalt overlayer. These results reflected an increase in stiffness of the reinforced asphalt overlayer and proved to be satisfactory only for asphalt mixtures designed within the gradation band C which exhibited a higher tensile strength to failure. Geogrid insertions have reduced the maximum deflections in both types of asphalt surface courses, keeping them even more distant from the maximum permissible deflection values when compared to those for non-reinforced asphalt overlayers.
Palavras-chave: Asfalto - Propriedades mecânicas - Testes
Geogrelhas
Análise estrutural (Engenharia)
CNPq: Geotécnica
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Engenharia Civil
Citação: PEREIRA, Géssica Soares. Análise do comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente reforçadas com geogrelhas. 2019. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br//handle/123456789/25786
Data do documento: 28-Fev-2019
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