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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-22052018-150543
Documento
Autor
Nome completo
Bruno Watanabe Ono
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Balbo, Jose Tadeu (Presidente)
Dutra, Vanessa Fátima Pasa
Martins, José Rodolfo Scarati
Título em português
Análise do desempenho estrutural e hidráulico de um pavimento permeável com revestimento de blocos de concreto unidirecionalmente articulados.
Palavras-chave em português
Bloco de concreto articulado
Blocos
Pavimentação de concreto
Pavimento de bloco de concreto
Pavimento permeável
Revestimento permeável
Resumo em português
O emprego de pavimentos permeáveis tem se tornado cada vez mais necessário como medida compensatória para amortecer as vazões de pico e atenuar os impactos gerados pelas chuvas torrenciais em áreas altamente urbanizadas. Dentre os materiais convencionalmente adotados como revestimento permeável no contexto nacional destacam-se os blocos de concreto intertravados (BCI) e o asfalto poroso. No entanto, internacionalmente, existem materiais alternativos que podem apresentar permeabilidade igual ou até mesmo superior. Sob esse prisma, convém destacar o uso dos blocos de concreto articulados (BCA), recentemente adotados nos Estados Unidos e na Coréia do Sul, cuja capacidade de infiltração vem mostrando-se bastante promissora. Diferentemente dos blocos intertravados, os BCA foram projetados para trabalhar em conjunto, já que são interconectados por meio do encaixe das articulações unidirecionais de cada peça, sobrepostas umas às outras, dispensando assim o uso de material de rejunte, o que por sua vez aumenta a permeabilidade do revestimento. Contudo, embora o desempenho hidráulico aparente ser eficaz, questiona-se se o pavimento de blocos de concreto articulados (PBCA) comporta-se de forma igualmente satisfatória em termos estruturais. Nesse sentido, visando avaliar o desempenho estrutural e hidráulico de um pavimento permeável de BCA, foi construída uma pista experimental (20 x 5 m) no Campus da USP, adotando-se dois tipos de base, uma de agregado reciclado (RCD) e outra de agregado natural (brita 1). Na análise estrutural utilizaram-se como parâmetros de avaliação as deflexões máximas obtidas via FWD (Falling Weight Deflectometer), a eficiência de transferência de carga (LTE - Load Transfer Efficiency) e por fim, os módulos de resiliência retroanalisados para cada camada. Ademais, a pesquisa ainda avaliou a influência da presença de fissuras ou trincas nos blocos no desempenho estrutural do pavimento, já que acabaram tornando-se recorrentes em ambas as seções avaliadas. Já na avaliação hidráulica, monitorou-se a taxa de infiltração in situ ao longo de quase vinte meses. Complementarmente, foram realizadas ainda avaliações laboratoriais dos materiais empregados e funcionais do pavimento. A análise estrutural indicou que o sentido articulado do BCA obteve respostas estruturais nitidamente melhores que o sentido não articulado em termos de módulo de resiliência, deflexões máximas e LTE, evidenciando que de fato as articulações conferem intertravamento ao pavimento, próximo ao propiciado pela areia de rejunte no BCI. A base de RCD por apresentar uma distribuição granulométrica mais bem distribuída do que a brita 1, também obteve melhores resultados. Já a presença de trincas ou fissuras nos blocos não acarretou comprometimento no desempenho estrutural da pista experimental, devido ao baixo grau de severidade da maioria das patologias encontradas, como atestou o levantamento funcional, cuja classificação indicou um pavimento em boas condições de serventia. No que diz respeito ao desempenho hidráulico, o pavimento apresentou um desempenho adequado em termos de capacidade de infiltração. Apesar da perda progressiva estimada em 20% ao ano, as taxas de infiltração in situ mantiveram-se acima de 10-3 m/s em todos os ensaios realizados, sendo, portanto, superior à maioria dos revestimentos permeáveis tradicionalmente utilizados como os blocos intertravados e a camada porosa de atrito, conforme descritos pela literatura.
Título em inglês
Hydraulic and structural performance analysis of a permeable pavement with articulated concrete block surface layer.
Palavras-chave em inglês
Articulated concrete block
Concrete block pavement
Concrete paving
Pervious pavement
Pervious surface layer
Resumo em inglês
Pervious pavements have become increasingly fundamental as a compensatory measure to attenuate peak flows and to mitigate the impacts generated by torrential storm water in highly urbanized areas. Among the usual materials applied in permeable surface layers, it is possible to highlight the interlocking concrete blocks (ICB) and the porous asphalt. However, internationally, there are alternative materials that are able to present a higher permeability. In this sense, the use of articulated concrete blocks (ACB) needs to be stressed. Recently adopted in United States of America and South Korea, ACB has presented promising infiltration rates. Unlike the ICB, the ACB was designed to work as an integrated framework due to the presence of articulated joints in one of the block directions, which allows discarding the jointing sand and as result, increases water infiltration. Nevertheless, although the pavement hydraulic performance seems to be successful, there are some doubts about the structural behavior. Thereby, aiming at evaluating the hydraulic and structural performance of an unidirectionally articulated concrete block pavement, a pavement experimental section (20 x 5 meters) was constructed at the University of São Paulo Campus. Two types of different bases were applied, namely recycled concrete aggregate (RCA) and natural aggregate. The structural assessment took into account the maximum deflection measurements, the load transfer efficiency (LTE) and the backcalculated elastic moduli of each layer. In addition, this work also evaluated the structural influence caused by the presence of damaged pavers, since it became a recurring problem. Regarding the hydraulic evaluation, the surface infiltration rate was monitored over twenty months after the pavement construction. Furthermore, functional and laboratorial analyses were carried out in order to check the structure serviceability level. The structural results indicated clearly that the articulated block side had better performance than the non-articulated block side in terms of elastic moduli, maximum deflections measurements and LTE, confirming the interlocking efficiency generated by the block shape, comparable to that one provided by the jointing sand in ICB. As the recycled aggregate was characterized by a more well graded particle size distribution than the natural aggregate, the RCA base also presented better structural responses. The presence of damaged blocks did not compromise the pavement structural performance, since the degree of severity was low, as verified by the functional evaluation, which showed a pavement in good conditions. Finally, concerning the hydraulic results, the pavement presented a high infiltration capacity. Even though an infiltration loss of about 20% per year has been detected, the infiltration rate remained greater than 10-3 m/s for all tests performed, being considerably higher than those found in pavements built with both interlocking concrete blocks and with porous asphalt, as reported in the literature.
 
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Data de Publicação
2018-05-25
 
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