COMPREHENSIVE MODELING OF PERMANENT DEFORMATION IN SOILS AND GRANULAR MATERIALS
Documento
Informações da Tese
Título
COMPREHENSIVE MODELING OF PERMANENT DEFORMATION IN SOILS AND GRANULAR MATERIALS
Autor
Bruno Cavalcante Mota
Resumo
O dimensionamento de pavimentos envolve múltiplas variáveis, como tráfego, clima, propriedades dos materiais e espessuras das camadas. Entre os critérios de projeto, o afundamento de trilha de roda é um dos mais críticos, sendo as camadas granulares responsáveis pela maior parte de sua ocorrência. Nesse contexto, esta tese objetiva modelar a deformação permanente de solos e materiais granulares brasileiros por meio da otimização do ensaio triaxial de deformação permanente e da proposição de um índice classificatório. Foi estruturado um banco de dados com 20 materiais utilizados na otimização do ensaio com base em curvas mestras, além de análises exploratórias, descritivas e preditivas da deformação permanente. O método otimizado, denominado DP-S, reduz o número de ciclos para 10.000 nos pares de tensões iniciais, mantendo 150.000 apenas no mais severo. Em seguida, 17 novos materiais de diferentes regiões foram coletados, dos quais cinco foram aplicados em pistas experimentais para validar o DP-S e subsidiar a proposição de uma função de transferência no FlexPaveBR e MeDiNa. Os resultados revelaram relações entre deformação permanente e variáveis como porcentagens de areia e argila, módulo de resiliência e parâmetros do modelo brasileiro. Também foi possível observar shakedown mesmo com a redução dos ciclos. O método mostrou reduzir o tempo total do ensaio em até 70% sem perda de acurácia. As pistas experimentais permitiram desenvolver uma função de transferência capaz de minimizar discrepâncias entre previsões do FlexPaveBR e do MeDiNa e valores observados em campo, considerando umidade e tensões confinantes. Propôs-se, por fim, um índice de afundamento de solos para classificar materiais quanto ao desempenho não recuperável, auxiliando na pré-seleção e contribuindo para projetos de pavimentos mais eficientes.
Abstract
Pavement design involves multiple variables, such as traffic, climate, material properties, and layer thicknesses. Among the design criteria, rutting is one of the most critical, with granular layers being responsible for most of its occurrence. In this context, this thesis aims to extensively model the permanent deformation of Brazilian soils and granular materials through the optimization of the triaxial permanent deformation test and the proposal of a classification index. A database with 20 materials was structured and used in the optimization of the test based on master curves, along with exploratory, descriptive, and predictive analyses of permanent deformation. The optimized method, termed PD-S, reduces the number of cycles to 10,000 for the initial stress pairs, maintaining 150,000 only for the most severe condition. Subsequently, 17 additional materials from different regions were collected, five of which were applied in experimental test sections to validate the PD-S method and support the development of a transfer function for FlexPaveBR and MeDiNa. The results revealed relationships between permanent deformation and variables such as sand and clay contents, resilient modulus, and parameters of the Brazilian model. It was also possible to observe shakedown even with the reduced number of cycles. The method demonstrated the ability to reduce the total test time by up to 70% without compromising accuracy. The experimental sections enabled the development of a transfer function capable of minimizing discrepancies between predictions from FlexPaveBR and MeDiNa and fieldmeasured values, considering moisture and confining stress effects. Finally, a soil rutting index was proposed to classify materials according to their non-recoverable performance, supporting pre-selection and contributing to more efficient pavement designs.
Ano
2025
Orientadores
Francisco Thiago Sacramento Aragão