A presente dissertação aborda uma modelagem numérica de tensão e deformação, em 3D, por meio do método dos elementos finitos (MEF), de uma estrutura de pavimento rodoviário constituída de blocos de EPS (poliestireno expandido) assentada sobre uma fundação de solos moles. A experiência e observações de diversos autores no dimensionamento destas estruturas apontam para a necessidade de entendimento do comportamento dos blocos de EPS em verdadeira grandeza, dada as divergências constatadas quando as estruturas são dimensionadas com os parâmetros obtidos a partir de amostras reduzidas dos blocos de EPS. A obtenção de parâmetros representativos de comportamento deste material, a partir de amostras de grandes dimensões, se fez viável neste trabalho por meio da construção, instrumentação e execução de ensaios em um aterro experimental em verdadeira grandeza, associado a modelagem numérica que permitiu a calibração destes parâmetros. Neste contexto, foi elaborado neste trabalho as análises numéricas baseando-se nos ensaios desenvolvidos neste aterro experimental. Os testes de carga (TC) e ensaio de viga Benkelman (VB) foram executados em diversos pontos. O objetivo, por meio do MEF, foi de: avaliar e comparar (1) a utilização dos parâmetros dos blocos de EPS de amostras reduzidas e de amostras grandes dimensões, (2) distribuição das tensões por profundidades e (3) deslocamentos na superfície do pavimento para (4) a validação do parâmetro dos blocos de EPS a ser utilizado no dimensionamento de pavimentos. Complementarmente, (5) foram realizadas as análises com as variações de cargas do veículo, para melhor compreensão da sua influência no dimensionamento do pavimento e otimização de projetos. Os resultados demonstraram que os parâmetros de amostras reduzidas não correspondem ao comportamento observado no aterro experimental construído e modelado numericamente. Os parâmetros mecânicos dos blocos de EPS de amostras de grandes dimensões mostraram ter uma maior rigidez, apresentando valores de tensões mais próximos às tensões observadas em campo obtidas durante a execução dos testes de carga. Ainda, houve a convergência entre os resultados obtidos na modelagem numérica, por meio do MEF, com os resultados obtidos em campo para ambos o teste de carga e ensaio de viga Benkelman. Adicionalmente, observou-se que a modelagem considerando a utilização de, somente, um único eixo do veículo é suficiente para descrever o comportamento das tensões para o dimensionamento do pavimento, sendo verificado que o uso de apenas o semi-eixo gerou valores não concordantes com o aterro experimental.

This dissertation addresses a 3D stress and strain numerical modeling, using the finite element method (FEM), of a road pavement structure consisting of EPS blocks (expanded polystyrene) built over a soft soil foundation. The experience and observations of several authors in the design of these structures points to the need of understanding the EPS blocks behavior, in its large magnitude, given the differences found when those structures are designed with the EPS blocks parameters obtained from reduced samples. Obtaining representative parameters from large EPS blocks samples was made feasible in this work through the construction, instrumentation, and execution of tests in an experimental embankment, associated with numerical modeling that allowed the calibration of these parameters. In this context, numerical analyzes were carried out, based on the tests performed in this experimental embankment. Load tests and Benkelman beam tests were performed at several points. The objective, through finite element analysis, was to: evaluate and compare: (1) the use of EPS blocks parameters from reduced and large samples, (2) stress distributions at different depths and (3) displacements on the pavement surface (4) to validate the EPS block parameters to be used in pavement design. In addition, (5) analyses were carried out varying the vehicle loads, for a better understanding of their influence on pavement design and for optimizing projects. The results showed that reduced samples EPS blocks parameters do not correspond to the behavior observed in the experimental embankment constructed and numerically modeled. The large samples EPS blocks parameters transcribed a greater stiffness, presenting stress values closer to the stresses observed in the field, obtained in the load tests. Still, there was convergence between the results obtained in the numerical modeling, through the FEM, with the results obtained in the field for both the load test and the Benkelman beam test. Additionally, it was observed that the modeling considering the use of only a single axis of the vehicle is sufficient to describe the stress behavior for the design of the pavement, being verified that the use of only the semi-axle generated values that do not agree with the experimental embankment.