Reforço de pavimentos rodoviários com geossintéticos

Abstract

O pavimento rodoviário tem como finalidade fornecer um meio seguro, confortável e econômico para o transporte de cargas e pessoas. Dentro deste contexto, os ensaios de grande escala sob carregamentos cíclicos são uma boa alternativa para a análise do comportamento de pavimentos, especialmente pelo fato de que estes podem simular sob condições controladas, o que, sob condições reais, tornaria a análise muito mais complexa. Esta dissertação procura mostrar o comportamento mecânico de pavimentos rodoviários solicitados por carregamentos cíclicos com a utilização de ensaio em grande escala. O equipamento é constituído de uma caixa metálica de 1,60m x 1,60m por 1,20m de altura, onde são executados o subleito e o pavimento. Nos ensaios reportados nessa dissertação o pavimento simulado foi constituído de uma camada de 20 cm de brita. A caixa é dotada de um sistema de reação e, conjuntamente a ele, de um sistema hidráulico de aplicação de carga visando simular o carregamento oriundo de um eixo padrão com 80kN. No presente estudo utilizou-se uma freqüência de aplicação do carregamento igual a 1 Hz. Foram realizados ensaios com e sem reforço geossintético no pavimento (um sem reforço, um reforçado com geogrelha e outro com geotêxtil). Os elementos de reforço utilizados foram instalados na interface base/subleito do pavimento. Após atingir uma deformação superficial permanente de 25 mm de profundidade, a superfície do pavimento era restaurada e um novo ciclo de carregamento aplicado. Para a análise das respostas mecânicas do pavimento decorrentes do carregamento cíclico imposto, utilizaram-se vários instrumentos geotécnicos, a saber: extensômetros elétricos, célula de carga; termopares; células de tensões totais e LVDTs. Os resultados obtidos forneceram o comportamento de pavimentos construídos com solo típico da região centro oeste do Brasil. Os pavimentos reforçados apresentaram comportamento mecânico significativamente melhor que os sem reforço, levando-se em conta o número de ciclos de carregamento suportados até a ruptura (entre 2.8 e 9.2 maiores que no caso sem reforço) e a redução das tensões totais e das deformações permanentes do material de subleito, dentre outros aspectos. Evidenciou-se também a influência de restaurações na superfície do pavimento no comportamento do conjunto, tanto reforçado quanto não reforçado, para ciclos subseqüentes de carga. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The function of a pavement is to provide a safe, comfortable and economical way for the transportation of goods and people. In this context, large scale tests under cyclic loads are a good alternative to examine pavement behaviour, especially because this kind of test can simulate, under controlled conditions, what otherwise would be very difficult to achieve. This research aimed to investigate the mechanical behaviour of a pavement under cyclic loading using large scale tests. The equipment used consists of a metallic box 1.60m long, 1.60m wide and 1.20m high, in which the subgrade and the pavement are executed. In the tests reported in this research, the simulated pavement consisted of a 20cm thick gravel layer. The box has a reaction system to allow the application of the vertical load and a hydraulic system capable of simulating the standard axle load of 80kN. In the present study, a loading frequency of 1Hz was employed. Three tests were performed (one unreinforced, one reinforced with a woven geotextile and one reinforced with a geogrid). The reinforcement layers were installed at the base-subgrade interface. After reaching a surface rut of 25mm, the pavement surface was repaired and a new loading cyclic applied. Several geotechnical instruments were installed to examine the mechanical response of the pavement under cyclic loading, such as strain gauges, load cell, temperature gauges, total stress cells and LVDTs. The pavements and subgrade were constructed with typical regional soils. The reinforced pavements showed much better mechanical behaviour than the unreinforced one with respect to the number of load cycles up to failure (between 2.8 and 9,2 grater than that of the unreinforced pavement) and reduction of the total stresses and of permanent strains in the subgrade material, for instance. The influence of successive pavement surface repairs on the behaviour of the system was also identified, for both reinforced unreinforced pavements undergoing cyclic loads.