Contribuição ao estudo de solos tropicais finos para uso na pavimentação rodoviária
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/44282 |
Resumo: | Segundo dados da Confederação Nacional dos Transportes (CNT), a matriz de transportes de cargas brasileira mostra a preferência do país pelo modo rodoviário, caracterizando-o como o de maior representatividade no âmbito nacional. A malha rodoviária é a mais extensa dentre as demais existentes no Brasil e devido a essa grande demanda pelas rodovias, é comum a construção de novas estradas ou a restauração de vias antigas, e, em ambos os casos, utilizam-se grandes volumes de materiais para compor as camadas do pavimento. Este fato se torna um gargalo para os projetos, uma vez que os sistemas de classificação e seleção tradicionais de solos para a pavimentação (USCS e TRB) indicam basicamente apenas materiais granulares para tal uso. Os projetos rodoviários executados no estado de Pernambuco ainda seguem esses procedimentos, que não se adequam à realidade dos solos brasileiros, visto que se baseiam em normas desenvolvidas para solos de clima temperado. Assim, uma grande parte dos solos disponíveis na região são descartados ou subutilizados. No entanto, ao longo de décadas, várias pesquisas têm indicado o uso de solos finos que não se encaixam dentro dos critérios de seleção tradicionais, mas que apresentam bom desempenho mecânico. Nesta pesquisa buscou-se contribuir na avaliação de solos tropicais finos regionais para uso na pavimentação rodoviária. Para isso, realizou-se uma extensa campanha experimental de análise do comportamento geotécnico de treze solos finos representativos da Região Metropolitana do Recife (RMRecife) e montou-se um Banco de Dados de Solos Finos brasileiro (BDSF) composto por sessenta e sete materiais de diversas regiões do país com vários parâmetros geotécnicos. As análises foram conduzidas sob aspectos físicos, químicos e mineralógicos, assim como à luz da mecânica dos pavimentos, com aplicação de metodologias especificas, como a MCT (M - miniatura; C - compactação; T – tropical) e os ensaios de Módulo Resiliente (MR) e Deformação Permanente (DP), utilizados como base para o dimensionamento de pavimentos asfálticos pelo novo Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa). Adicionalmente, foram utilizadas técnicas de estatísticas básicas, de correlação, de regressão e multivariadas (Análise de Clusters) utilizando-se ferramentas da Ciência de Dados para obter correlações de forma mais completa. Os resultados mostraram que os solos tropicais finos (tanto da RMRecife quanto do BDSF) são materiais que apresentam excelente comportamento mecânico (altos valores de MR e DP baixas), atendendo aos padrões requeridos para um Sistema Arterial Primário. Como exemplo, os solos da RMRecife são materiais mistos compostos por altas porcentagens de argila e areia, marcados pela presença de argilominerais não expansivos, como a caulinita e a ilita, com grãos de limonita em suas frações mais grosseiras, além de outras características que os designam como solos lateríticos, bem desenvolvidos pedologicamente. Neste contexto, esta pesquisa contribuiu com proposição de diversas estruturas de pavimento rodoviário validadas pelo MeDiNa considerando diferentes tipos de materiais e níveis de tráfego, provando a viabilidade técnica de uso dos solos tropicais finos, com vantagem econômica por redução de custos com transporte e aquisição de materiais granulares. Fez aplicação, divulgação e implementação do MeDiNa no Estado de Pernambuco e montou um banco de dados pautado em critérios da mecânica dos pavimentos. Gerou equações de previsão do MR em função das tensões atuantes na estrutura de um pavimento submetido à trafego pesado para os solos LA’ da RMRecife e modelos de regressão linear múltipla para previsão do MR considerando variáveis geotécnicas específicas. |
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SOUSA, Mayssa Alves da Silvahttp://lattes.cnpq.br/9817216775515273http://lattes.cnpq.br/3333925962323676http://lattes.cnpq.br/6503451042716161COUTINHO, Roberto QuentalMOTTA, Laura Maria Goretti da2022-05-04T20:02:15Z2022-05-04T20:02:15Z2021-12-22SOUSA, Mayssa Alves da Silva. Contribuição ao estudo de solos tropicais finos para uso na pavimentação rodoviária. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/44282Segundo dados da Confederação Nacional dos Transportes (CNT), a matriz de transportes de cargas brasileira mostra a preferência do país pelo modo rodoviário, caracterizando-o como o de maior representatividade no âmbito nacional. A malha rodoviária é a mais extensa dentre as demais existentes no Brasil e devido a essa grande demanda pelas rodovias, é comum a construção de novas estradas ou a restauração de vias antigas, e, em ambos os casos, utilizam-se grandes volumes de materiais para compor as camadas do pavimento. Este fato se torna um gargalo para os projetos, uma vez que os sistemas de classificação e seleção tradicionais de solos para a pavimentação (USCS e TRB) indicam basicamente apenas materiais granulares para tal uso. Os projetos rodoviários executados no estado de Pernambuco ainda seguem esses procedimentos, que não se adequam à realidade dos solos brasileiros, visto que se baseiam em normas desenvolvidas para solos de clima temperado. Assim, uma grande parte dos solos disponíveis na região são descartados ou subutilizados. No entanto, ao longo de décadas, várias pesquisas têm indicado o uso de solos finos que não se encaixam dentro dos critérios de seleção tradicionais, mas que apresentam bom desempenho mecânico. Nesta pesquisa buscou-se contribuir na avaliação de solos tropicais finos regionais para uso na pavimentação rodoviária. Para isso, realizou-se uma extensa campanha experimental de análise do comportamento geotécnico de treze solos finos representativos da Região Metropolitana do Recife (RMRecife) e montou-se um Banco de Dados de Solos Finos brasileiro (BDSF) composto por sessenta e sete materiais de diversas regiões do país com vários parâmetros geotécnicos. As análises foram conduzidas sob aspectos físicos, químicos e mineralógicos, assim como à luz da mecânica dos pavimentos, com aplicação de metodologias especificas, como a MCT (M - miniatura; C - compactação; T – tropical) e os ensaios de Módulo Resiliente (MR) e Deformação Permanente (DP), utilizados como base para o dimensionamento de pavimentos asfálticos pelo novo Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa). Adicionalmente, foram utilizadas técnicas de estatísticas básicas, de correlação, de regressão e multivariadas (Análise de Clusters) utilizando-se ferramentas da Ciência de Dados para obter correlações de forma mais completa. Os resultados mostraram que os solos tropicais finos (tanto da RMRecife quanto do BDSF) são materiais que apresentam excelente comportamento mecânico (altos valores de MR e DP baixas), atendendo aos padrões requeridos para um Sistema Arterial Primário. Como exemplo, os solos da RMRecife são materiais mistos compostos por altas porcentagens de argila e areia, marcados pela presença de argilominerais não expansivos, como a caulinita e a ilita, com grãos de limonita em suas frações mais grosseiras, além de outras características que os designam como solos lateríticos, bem desenvolvidos pedologicamente. Neste contexto, esta pesquisa contribuiu com proposição de diversas estruturas de pavimento rodoviário validadas pelo MeDiNa considerando diferentes tipos de materiais e níveis de tráfego, provando a viabilidade técnica de uso dos solos tropicais finos, com vantagem econômica por redução de custos com transporte e aquisição de materiais granulares. Fez aplicação, divulgação e implementação do MeDiNa no Estado de Pernambuco e montou um banco de dados pautado em critérios da mecânica dos pavimentos. Gerou equações de previsão do MR em função das tensões atuantes na estrutura de um pavimento submetido à trafego pesado para os solos LA’ da RMRecife e modelos de regressão linear múltipla para previsão do MR considerando variáveis geotécnicas específicas.FACEPEAccording to data from the National Transport Confederation (CNT), the matrix for the transport of cargo in Brazil shows the country's preference for the road mode, characterizing it as the most representative nationwide. The road network is the most extensive among others in Brazil and due to this great demand for highways, it is common to build new roads or restore old roads and, in both cases, large volumes of materials are used to compose the pavement layers. This fact becomes a bottleneck for projects, since the current traditional soil classification and selection systems for paving (USCS and TRB) basically indicate only granular materials for such use. The road projects carried out in the state of Pernambuco still follow these procedures, which do not fit the reality of Brazilian soils, as they are based on standards developed for temperate soils. Thus, a large part of the soils available in the region are discarded or underutilized. However, over the decades, several researches have indicated the use of fine-grained soils that do not fit within the traditional selection criteria, but that present good mechanical performance. In this research sought to contribute to the evaluation of regional fine-grained tropical soils for use in road paving. For this, an extensive experimental campaign was carried out to analyze the geotechnical behavior of thirteen representative fine- grained soils of the Metropolitan Region of Recife (RMRecife) and a Brazilian Fine Soils Database (BDSF) was set up composed by sixty and seven materials from different regions of Brazil with various geotechnical parameters. The analyzes were conducted under physical, chemical and mineralogical aspects, as well as in the light of pavement mechanics, with the application of specific methodologies, such as MCT (M - miniature; C - compaction; T - tropical) and the Resilient Modulus (MR) and Permanent Deformation (DP) tests, used as a basis for the design of asphalt pavements by the new Brazilian Design Method (MeDiNa). Additionally, basics statistics, correlation, regression and multivariate techniques (Cluster Analysis) were used using Data Science tools to get correlations more completely. The results showed that fine-grained tropical soils (both from RMRecife and BDSF) are materials that present excellent mechanical behavior (high values of MR and low DP), meeting the standards required for a Primary Arterial System. As examples, the soils of RMRecife are mixed materials composed of high percentages of clay and sand, marked by the presence of non-expanding clay minerals, such as kaolinite and illite, with limonite grains in their coarsest fractions, among others characteristics that designate them as lateritic soils, well developed pedologically. In this context, this research contributed to the proposition of several road pavement structures validated by MeDiNa considering different types of materials and traffic levels - proving the technical feasibility of using fine-grained tropical soils, with advantage economic, by reducing costs with transport and acquisition of granular materials. Made application, dissemination and implementation of MeDiNa in the State of Pernambuco and built a database based on criteria of pavement mechanics. Genareted MR prediction equations as a function of the stresses acting on the structure of a pavement subjected to heavy traffic for RMRecife's LA' soils and multiple linear regression models for MR prediction considering specific variables geotechnics.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia civilPavimento rodoviárioSolos tropicaisSolos finosMCTMódulo resilienteDeformação permanenteContribuição ao estudo de solos tropicais finos para uso na pavimentação rodoviáriainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Mayssa Alves da Silva Sousa.pdfTESE Mayssa Alves da Silva Sousa.pdfapplication/pdf13943543https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44282/1/TESE%20Mayssa%20Alves%20da%20Silva%20Sousa.pdfd4dac48403b207ef5b83da48e66d7673MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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