Browsing by Author "Pais, Jorge"
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- Analysis of the variation in the fatigue life through four-point bending testsPublication . Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Minhoto, Manuel; Fontes, Liseane; Kumar, D.S.N.V.A.; Silva, B.T.A.The fatigue resistance of asphalt mixtures is calculated through laboratory tests which require some time depending on the strain level applied to the specimen. For very low strain levels, identical to the one installed in the pavement of this study, one test may last more than one week depending on the testing frequency. The time needed for the development of the fatigue law may last longer. The number of specimens used to calculate the fatigue resistance of an asphalt mixture plays an important role in the precision of pavement design. Thus, this paper presents a study to evaluate the number of tests to assess the fatigue resistance of asphalt mixtures through the four-point bending technique. The results obtained from the analysis of three different asphalt mixtures tested by applying 3 strain levels and 6 specimens for each strain level were used to evaluate the fatigue resistance dispersion to identify the number of tests to define a fatigue law.
- Application of plateau value to predict fatigue lifePublication . Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Minhoto, Manuel; Fontes, Liseane; Kumar, D.S.N.V.A.; Silva, B.T.A.Fatigue resistance of asphalt mixtures represents an important parameter for pavement design. This fatigue resistance is calculated through laboratory tests which require some time depending on the strain level applied to the specimen. For very low strain levels, identical to the one installed in the pavement, one test may last more than one week depending on the testing frequency. The time needed for the development of the fatigue law may last longer. Recent developments introduced an energy approach, based on the ratio of dissipated energy change, which leads to a plateau value that requires short testing to predict the specimen failure. This paper presents the implementation of this approach to evaluate the fatigue resistance of Portuguese asphalt mixtures. Three asphalt mixtures were studied. The first mixture was tested using two strain levels and three specimens for strain level. The second mixture was tested using three strain levels and three specimens per strain level, whereas the last mixture was tested with 18 specimens, 6 per strain level. The approach seems to have potential to be used for fast evaluation of the fatigue response of asphalt mixtures.
- Asphalt pavement temperature predictionPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, Paulo A.A.A 3-D finite element model (FEM) was developed to calculate the lemperature of an asphtalt rubber pavement localed in the Northeast of Portugal. The goal of the case study presented in this paper is to show the good accuracy temperature prediction tha can be obtained with this model when compared with the field pavement thermal condition obtained during a year. lnput data to the model are the hourly values for solar radiation and temperature and the mean daily value of wind speed obtained from a meteorological station. The therminal response of a multilayered pavement structure is modelled using a FEM transient thermal analysis and each analysis was initiated with the full deph constant initial temperature abtained from field measurements. For each analysed day, the pavement temperature was measured at a new pavement section, located in IP4 main road, near Bragança, in the north of Portugal. At this location, seven thermocouples were installed in the asphalt rubber and conventional mix layer, at seven different depths. These paviment data was used to validate this simulation model, by comparing model calculated data with mesured pavement temperatures. As conclusion, the 3-D finite-element analysis proved to be an interesting tool to simulate the transient behavior of the asphalt pavements. The presented simulation model can predict the pavement temperature at diferrent levels of bitumious layers with good accuracy.
- Asphalt pavement temperature predictionPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, PauloA 3-D finite element model (FEM) was developed to calculate the lemperature of an asphtalt rubber pavement localed in the Northeast of Portugal. The goal of the case study presented in this paper is to show the good accuracy temperature prediction tha can be obtained with this model when compared with the field pavement thermal condition obtained during a year. lnput data to the model are the hourly values for solar radiation and temperature and the mean daily value of wind speed obtained from a meteorological station. The therminal response of a multilayered pavement structure is modelled using a FEM transient thermal analysis and each analysis was initiated with the full deph constant initial temperature abtained from field measurements. For each analysed day, the pavement temperature was measured at a new pavement section, located in IP4 main road, near Bragança, in the north of Portugal. At this location, seven thermocouples were installed in the asphalt rubber and conventional mix layer, at seven different depths. These paviment data was used to validate this simulation model, by comparing model calculated data with mesured pavement temperatures. As conclusion, the 3-D finite-element analysis proved to be an interesting tool to simulate the transient behavior of the asphalt pavements. The presented simulation model can predict the pavement temperature at diferrent levels of bitumious layers with good accuracy.
- Asphalt rubber interlayer benefits in minimizing reflective cracking of overlays over rigid pavementsPublication . Shatnawi, Shakir; Pais, Jorge; Minhoto, ManuelThis paper provides an overview of the asphalt rubber interlayer benefits on reflective crack retardation in overlays over rigid pavements. These interlayers are known in California as asphalt rubber absorbing membrane interlayers (SAMI-R) or as asphalt rubber aggregate membrane interlayers (ARAM-I) chip seals. The paper focuses on the performance in terms of field project reviews, laboratory performance tests and finite element analysis. SAMI-R has been given a reflective cracking equivalent thickness of 15 mm of asphalt rubber hot mix overlays or 30 mm of dense graded hot mix overlays. The finite element analysis confirms the quantified reflective cracking benefits of SAMI-R and provides optimum design alternatives to conventional dense grades asphalt concrete overlays. The paper concludes that SAMI-R is effective in minimizing reflective cracking distress and in extending pavement life.
- Asphalt rubber interlayer benefits on reflective crack retardation of flexible pavement overlaysPublication . Shatnawi, Shakir; Pais, Jorge; Minhoto, ManuelThis paper provides an overview of the asphalt rubber interlayer benefits on reflective crack retardation in flexible pavement preservation and rehabilitation strategies. These interlayers are known in California as asphalt rubber absorbing membrane interlayers (SAMI-R) or as asphalt rubber aggregate membrane interlayers (ARAM-I) chip seals. These interlayers have been used successfully as part of cape seals and as part of an overlay system. The paper focuses on the performance in terms of field project reviews, laboratory performance tests and finite element analysis. The paper concluded that SAMI-R are effective in minimizing reflective cracking distress and in extending pavement life.
- Avaliação do dano em reforços de pavimentosPublication . Minhoto, Manuel; Pais, JorgeNeste artigo apresenta-se uma simulação numérica do comportamento à reflexão de fendas num reforço de pavimento tendo como objectivo a avaliação do dano acumulado, ao longo dum período de tempo, considerando a acção conjunta das acções do tráfego e da temperatura, de modo a concluir sobre o seu comportamento. O estudo baseou-se no estabelecimento de situações tipo de evolução diária da temperatura do ar, para as quais foram determinados os esforços no pavimento em ciclos com periodicidade diária, constantes e repetitivos, ao longo de um determinado período de tempo (mensal ou anual). A simulação numérica do comportamento do reforço de pavimento conduziu à avaliação dos estados de tensão/deformação no reforço, associados a cada situação de carregamento (tráfego e variações de temperatura)e para dois tipos de materiais betuminosos considerados constituintes do reforço do pavimento: mistura betuminosa convencional e mistura betuminosa com betume modificado com borracha. A avaliação dos estados de tensão/deformação no reforço serviram de base à avaliação do dano horário associado às situações de carregamento, sendo este calculado com base no tráfego efectivamente observado numa secção de estudo,bem como na distribuição anual e mensal temperatura.Com base no dano horário foi calculado o dano acumulado para determinados meses do ano e para um ano completo, de modo a concluir sobre o comportamento daqueles dois tipos de misturas betuminosas,quando usadas num reforço de pavimentos, perante condições de carregamento de térmico conjugado com carregamento do tráfego.
- O comportamento de misturas betuminosas com betume modificado com borrachaPublication . Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Gardete, Dinis; Minhoto, ManuelNuma tentativa de melhorar o desempenho dos pavimentos têm sido desenvolvidas as mais diversas soluções, quer visando o desenvolvimento de novas tecnologias rodoviárias quer a procura de produtos betuminosos de superior qualidade, tendo surgido a modificação do betume através da adição de borracha de pneus, normalmente designado por Betume Modificado com Borracha (BMB). O BMB apresenta como principais vantagens a redução da susceptibilidade térmica do betume, melhora a visco-elasticidade e a ductilidade do ligante e melhora as propriedades das misturas betuminosas, principalmente a resistência à fadiga, à deformação permanente e às reflexão de fendas. Este trabalho apresenta um estudo de avaliação do desempenho destas misturas betuminosas com diferentes condições de formulação, nomeadamente em termos de granulometria do agregado. A avaliação do desempenho foi realizada em laboratório recorrendo a ensaios de fadiga por flexão alternada em quatro pontos. Neste trabalho é ainda comparado o desempenho das misturas com BMB em relação às misturas com betume com betume modificado com polímero SBS.
- Consideração das variações de temperatura no comportamento à reflexão de fendas dos reforços de pavimentosPublication . Minhoto, Manuel; Pereira, Paulo; Pais, JorgeO reforço de pavimentos constitui uma técnica de conservação estrutural na qual se baseiam as estratégias de conservação mais utilizadas na reabilitação dos pavimentos, visando a reposição da sua capacidade estrutural. Quando o reforço é aplicado sobre pavimentos fendilhados ocorre normalmente um mecanismo de ruína caracterizado pela propagação das fendas do pavimento existente para as camadas de reforço, designado por reflexão de fendas. No estudo que se apresenta, procedeu-se a uma avaliação, do efeito das variações de temperatura na ocorrência do mecanismo da reflexão de fendas, considerando a acção actuando isoladamente e actuando conjugada com o efeito da acção do tráfego numa mistura betuminosa com betume-borracha e numa mistura convencional aplicada em reforço de pavimentos. Conclui-se que a ocorrência de variações de temperatura nos pavimentos conduz ao agravamento do fenómeno da propagação de fendas, levando à ruína prematura dos reforços. Por fim apresenta-se uma proposta para a inclusão do efeito da temperatura no dimensionamento de reforços de pavimentos.
- Desenvolvimento de modelo para consideração da temperatura no dimensionamento de reforços de pavimentosPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, PauloNo presente trabalho apresenta-se o estudo conducente ao desenvolvimento de um modelo para consideração da temperatura no dimensionamento de reforços de pavimentos à reflexão de fendas. O efeito da temperatura do pavimento é considerado através da definição de temperaturas médias diárias e variações de temperatura, esta última responsável pelo fenómeno da retracção e relaxação. Neste trabalho apresenta-se o resultado duma análise baseada na utilização da metodologia dos elementos finitos (3D) aplicada na previsão da vida (tempo de serviço) de um reforço de pavimento colocado sobre um pavimento fendilhado, considerando a conjugação das acções das variações de temperatura e do tráfego. Os resultados obtidos permitem avaliar a influência das variações de temperatura no tempo de serviço previsto de um reforço em função das condições térmicas. Apresenta-se neste trabalho ainda a comparação entre o tempo de serviço de um reforço considerando apenas a acção do tráfego e o tempo de serviço resultante da conjugação do tráfego com as variações térmicas. Finalmente é apresentada uma metodologia que permite a consideração das variações de temperatura no dimensionamento de reforços de pavimentos à reflexão de fendas.