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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2018.tde-23052020-153122
Document
Author
Full name
Anthony Gomes dos Santos
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Fernandes Junior, Jose Leomar (President)
Ildefonso, Jesner Sereni
Kakuda, Francis Massashi
Title in Portuguese
Estudo teórico do efeito da interação entre camadas no comportamento estrutural de pavimentos asfálticos
Keywords in Portuguese
aderência entre camadas
deformação permanente
fadiga
Método dos Elementos Finitos
Métodos Empírico-Mecanísticos
resposta estrutural
Abstract in Portuguese
Os métodos empírico-mecanísticos de projeto de pavimentos admitem perfeita aderência entre as camadas, o que pode não ocorrer no campo, conforme evidenciam defeitos relacionados diretamente à falha de aderência entre as camadas, como a corrugação e as trincas por deslizamento. Neste trabalho, com o programa de elementos finitos ABAQUS, o comportamento mecânico de pavimentos asfálticos é avaliado sob diferentes níveis de aderência entre as camadas: total, parcial e nula. As análises foram realizadas para diferentes níveis de rigidez do material asfáltico e a estimativa do desempenho de pavimentos flexíveis, tanto à fadiga das camadas asfálticas e cimentadas quanto à deformação permanente, foi baseada em equações empírico-mecanísticos que consideram, respectivamente, as respostas estruturais: deformação horizontal de tração na fibra inferior das camadas asfálticas e deformação vertical de compressão no topo do subleito. Os resultados mostraram que em 14 das 19 respostas estruturais analisadas, a condição de completa aderência resulta em menores deformações e que a influência da condição de interface na estrutura do pavimento é maior com camadas asfálticas mais rígidas. A interação entre as camadas afetou não só o revestimento do pavimento como também as camadas inferiores. A condição de interface entre as camadas afetou mais a vida do pavimento à fadiga do que à deformação permanente e, na maioria dos casos estudados, a consideração de perfeita aderência entre as camadas resultou na previsão de um pavimento com vida em serviço expressivamente maior. Portanto, a constatação de que a aderência entre as camadas de um pavimento está diretamente relacionada à duração da vida em serviço ressalta a importância de sua correta consideração em todo o processo, desde o dimensionamento até as etapas construtivas.
Title in English
Theoretical study of the effect of layers interaction on the asphalt pavement structural behavior
Keywords in English
adherence layers
empiric-mechanistic methods
fatigue
Finite Element Method
permanent deformation
structural answers
Abstract in English
The empiric-mechanistic methods of pavement design admit perfect adherence between the layers, which may not occur in the fields, as evidenced by distresses related directly to the failure of adhesion between the layers, such as corrugation and sliding cracks. In this work, with the use of ABAQUS, a finite element program, it is evaluated the mechanical behavior of asphalt pavements under different levels of adhesion between the layers: total, partial and zero. The analyzes were carried out for different levels of stiffness of the asphalt material and the estimation of the performance of flexible pavements, in terms of fatigue of the asphaltic and cemented layers and permanent deformation, was based on empiric-mechanistic equations that consider, respectively, the structural responses: horizontal tensile strain at the bottom fiber of the asphalt layers and vertical compressive strain at the top of the subgrade. The results showed that in 14 of the 19 structural responses analyzed, the condition of complete adhesion results in lower strain and that the influence of the interface condition on the pavement structural behavior is greater with more rigid asphalt layers. The interaction between layers affected not only the surface layer but also the lower layers. The interface condition between the layers affected the fatigue life more than the permanent deformation and, in the majority of the studied cases, the consideration of perfect adherence between the layers resulted in the prediction of a pavement with significantly greater service life. Therefore, the observation that the adhesion between the layers of a pavement is directly related to the duration of the service life highlights the importance of its correct consideration in the whole process, from the design to the constructive stages.
 
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Publishing Date
2020-05-29
 
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