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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-10032023-071646
Document
Author
Full name
Larissa Lourenço Ramos Zipoli
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Avesani Neto, José Orlando (President)
Palmeira, Ennio Marques
Zornberg, Jorge Gabriel
Title in Portuguese
Avaliação dos módulos de elasticidade retroanalisados de camadas granulares não reforçadas e reforçadas com geocélula de um trecho experimental de grande escala.
Keywords in Portuguese
Ensaio de carga em placa
Fator de Melhoria do Módulo (MIF)
Geocélula
Geossintéticos
Infraestrutura de transportes
Pavimentos
Solo reforçado
Viga Benkelman.
Abstract in Portuguese
O uso de geocélulas tem um grande potencial a ser explorado em aplicações para reforço de infraestrutura de transporte, principalmente por permitir maior desempenho do pavimento aliado a um uso mais sustentável e otimizado dos recursos naturais, seja pela redução do consumo de materiais granulares ou pelo aumento da vida útil da estrutura do pavimento. No entanto, carecem metodologias de projeto universalmente aceitas para dimensionamento de pavimentos reforçados com geocélulas, principalmente no que diz respeito ao uso do método mecanicista-empírico, o que dificulta sua aceitação. Este trabalho apresenta um trecho experimental de grande escala submetido a ensaios de carga em placa e de viga Benkelman para avaliar em que condições o parâmetro quantitativo existente para geocélula conhecido por fator de melhoria do módulo (MIF) - pode ser utilizado para aplicação do método mecanicista-empírico a priori da construção do pavimento. O estudo de caso aqui apresentado é inovador ao discutir o efeito do subleito de baixa rigidez e da espessura da camada no módulo do material granular não ligado, comparando as condições in situ reforçadas e não reforçadas. Os resultados mostram que há uma influência significativa da condição do subleito e da espessura da camada do material granular sobre seu módulo de elasticidade, que é reduzido quando a camada é menos espessa e apoiada diretamente sobre um subleito de baixa capacidade de suporte. No caso da camada reforçada com geocélula, essa influência não é verificada, uma vez que os valores de MIF obtidos em campo sugerem que sua determinação está mais relacionada ao módulo de elasticidade máximo do material granular do que seu valor reduzido devido à influência do subleito e da espessura da camada. Além disso, os resultados obtidos indicam que uma formulação analítica apresentada para o cálculo do MIF tem boa capacidade preditiva e que as soluções analíticas baseadas em sistema de camadas elásticas apresentam grande potencial para interpretar camadas reforçadas, sendo ambas ferramentas recomendadas para aplicação em projeto de pavimentos reforçados com geocélulas.
Title in English
Evaluation of back-calculated elastic moduli of unreinforced and geocell-reinforced unbound granular material from full-scale field tests.
Keywords in English
Benkelman beam test
Geocell
Geosynthetic
Modulus Improvement Factor (MIF)
Plate load test
Soil reinforcement
Abstract in English
The use of geocells has an extensive potential to be explored in applications for transport infrastructure reinforcement, especially because it allows higher pavement performance allied with a more sustainable and optimized use of natural resources, either by reducing granular material consumption or increasing the pavement structure lifespan. However, there is still a lack in terms of universally accepted design methodologies for geocell-reinforced pavements, mainly regarding the use of the mechanistic-empirical pavement design method (MEPDM), which difficulties its acceptance. This study presents an experimental track subjected to plate load tests and Benkelman beam tests to evaluate in what conditions the existing geocell quantitative paraments, such as the modulus improvement factor (MIF), can be used in order to be applied in MEPDM design approaches a priori the pavement construction. Furthermore, the case study herein presented is innovative on discussing the effect of poor subgrade condition and the influence of the layers thickness on the modulus of unbound granular material, comparing reinforced and unreinforced in situ conditions. The results showed that there is a significant influence of the thickness of the granular material layer and subgrade condition on its elastic modulus, which is reduced when the layer is thinner and supported directly over a soft subgrade. In the case of geocell-reinforced layer, this influence is not verified, since MIF values obtained in field suggest that its determination is mostly related to the granular material maximum elastic modulus rather than the decreased condition due to the effect of subgrade and layer thickness. Also, the results obtained suggest that the analytical formulation presented for MIF calculation has good predictive capability and the layered elastic system solutions applied have great potential to interpretate reinforced layers, being both recommend tools to be applied for geocell-reinforced pavement design.
 
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Publishing Date
2023-03-10
 
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