Efeito da variação de umidade e sucção no comportamento mecânico e em simulações de desempenho de dois solos utilizados em pavimentos rodoviários

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Kern, Camila
• Orientador(a): Nunez, Washington Peres
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Solo não-saturado; Sucção (Engenharia); Dimensionamento de pavimentos; Umidade; Mecânica dos solos
• Palavras-chave em Inglês: Unsaturated soils; Suction; Mechanical behavior; Prediction models; Performance analysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/263231

Para que um pavimento consiga desempenhar sua função corretamente, o seu dimensionamento deve ser eficaz e considerar todos os fatores que afetam o seu desempenho. Entre os principais fatores destacam-se mudanças climáticas e ambientais às quais o pavimento ficará exposto, sendo a variação de umidade um aspecto que merece atenção, pois pode afetar a resistência e a deformabilidade dos materiais. Assim, torna-se importante avaliar o comportamento de solos utilizados em pavimentos na sua condição não saturada. Neste contexto, o objetivo principal da tese foi avaliar o efeito da variação de umidade no comportamento de dois solos utilizados em sub-bases e reforços de subleito de pavimentos, com ênfase na influência da sucção nas respostas elásticas e plásticas, a partir de ensaios laboratoriais e análises de desempenho. Para isso desenvolveu-se um amplo programa experimental dividindo a pesquisa em duas etapas: análise laboratorial e previsão de desempenho. Em laboratório, foram realizados ensaios de caracterização dos solos, ensaios químicos e mineralógicos, além da obtenção de curvas características e ensaios de módulo de resiliência (MR) e deformação permanente (DP), adotando as energias de compactação normal e intermediária. Foram adotadas as variações de umidade de compactação de +1% e -2% em relação ao teor ótimo, para os ensaios de MR e DP. Adicionalmente, foram realizados ensaios de DP, na energia Intermediária, com variação de umidade na pós-compactação, simulando ciclos de umedecimento e secagem. Para a previsão de desempenho utilizaram-se os softwares MeDiNa e AASHTOWare considerando a variação de umidade em camadas de sub-base e reforço de subleito de pavimentos. De modo geral, o aumento da energia de compactação resultou em aumento na resistência à deformação, tanto nos ensaios de MR como de DP, independente da variação de umidade. Através das curvas características e de suas respectivas histereses foi possível correlacionar a sucção com os parâmetros avaliados, compreendendo que é possível obter sucções diferentes para um mesmo teor de umidade, a depender das características do próprio material. Quanto maior for a sucção matricial, maior é o MR e maior é a sua resistência a deformações plásticas, fato observado para os dois solos. Foram propostos modelos de previsão de MR e DP que consideram além da sucção, a variação de umidade, tanto no ramo úmido, como no ramo seco, em relação à umidade de compactação. Com relação à previsão de desempenho de pavimentos, foi prevista uma redução com as oscilações de umidade, mais evidente nas análises relacionadas aos ciclos de umedecimento e secagem e ao excesso de umidade nos solos. Associado a isso, há influência direta na redução de serventia do pavimento com o aumento do volume de tráfego e da carga por eixo. De fato, as variações de umidade na compactação e na pós-compactação demonstraram que podem reduzir significativamente a capacidade estrutural desses, considerando estes solos e as condições impostas. Entende-se que a presente tese contribui para um melhor entendimento do comportamento de solos utilizados em pavimentos e suscita o aprofundamento da discussão sobre o efeito da variação de umidade e sucção no desempenho dos mesmos quando empregados em pavimentos.