Aplicação de blocos de EPS em estrutura de pavimento rodoviário: aterro experimental em escala real e modelagem numérica 2d e 3d.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Resende, André Matoso
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aterros; Benkelman beam test; Blocos; Finite element method; Geossintéticos; Geosynthetics; Load testing; Método dos elementos finitos; Pavimentação; Paving; Soft soils; Solos moles; Stress and strain; Tensão e deformação
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-24052023-112236/

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.