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- Predicting asphalt pavement temperature with a three-dimentional finite element methodPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Picado-Santos, LuísA Three-dimensional (3D) finite element (FE) model was developed to calculate the temperature of a pavement located in Northeast of Portugal. A case study was developed to validate the model. Input data to the model were the hourly values for solar radiation, air temperature and mean daily values of wind speed obtained from a meteorological station. The thermal response of a multilayered pavement structure was modeled with a transient thermal analysis for 4 months (December 2003 to April 2004) and the analysis was initiated with a full-depth constant initial temperature obtained from field measurements. During these 4 months, the pavement temperature was measured at a new pavement section, located in IP4 main road, near Bragança, in northern Portugal. At this location, seven thermocouples were installed in the asphalt concrete layers at seven different depths. These pavement data were used to validate this simulation model by a comparison of model calculated data with measured pavement temperatures. The 3D FE analysis proved to be a interesting tool to simulate the transient behavior of asphalt concrete pavements. The suggested simulation model can predict the pavement temperature at different levels of bituminous layers with good accuracy. É apresentado um modelo numérico, baseado no método dos elementos finitos, para determinação do estado térmico horário dum pavimento, resultante das variações horárias da temperatura do ar, radiação solar e da velocidade do vento. Apresenta-se um estudo de convergência do modelo com dados observados durante 4 meses, num pavimento flexível real, e com os resultados da simulação com diferenças finitas.
- Multi-cracks modeling in reflective crackingPublication . Pais, Jorge; Minhoto, Manuel; Shatnawi, ShakirReflective cracking is a major concern for engineers facing the problem of road maintenance and rehabilitation. The problem appears due to the presence of cracks in the old pavement layers that propagate into the pavement overlay layer when traffic load passes over the cracks and due to the temperature variation. The stress concentration in the overlay just above the existing cracks is responsible for the appearance and crack propagation throughout the overlay. The analysis of the reflective cracking phenomenon is usually made by numerical modeling simulating the presence of cracks in the existing pavement and the stress concentration in the crack tip is assessed to predict either the cracking propagation rate or the expected fatigue life of the overlay. Numerical modeling to study reflective cracking is made by simulating one crack in the existing pavement and the loading is usually applied considering the shear mode of crack opening. Sometimes the simulation considers the mode I of crack opening, mainly when temperature effects are predominant. Thus, this paper presents a study where multiple cracks are modeled to assess the reflective cracking phenomenon and to compare to the case of only one crack. The modeling with only one crack was made simulating both mode I and mode II of crack opening taking into account the traffic effects. The influence of multiple cracks was expressed in terms of stress and strain in the zone above existing cracks. One of the conclusions from the current study is that the presence of multiple cracks can lead to a state of stress/strain higher than those obtained with only one crack. Also the position of the crack modeled in the finite elements analysis have a significant influence in the state of stress/strain obtained. However, the consideration of only one crack is sufficient to obtain significant results in the reflective cracking modeling.
- A optimização das misturas betuminosas com betume modificado com borracha reciclada de pneus usadosPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, PauloO presente trabalho pretende contribuir para a investigação visando a optimização do comportamento de misturas betuminosas com betume modificado com borracha reciclada de pneus usados, constituindo um elemento resumo sobre o estado dos conhecimentos nesta matéria.Relativamente às várias variáveis envolvidas no processo de produção de misturas betuminosas com betume modificado com borracha são descritas as principais linhas de investigação que têm influência decisiva na melhoria do desempenho destas misturas.
- Influência das variações de temperatura na previsão da vida à reflexão de fendas dos reforços de pavimentosPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Picado-Santos, LuísRealizou-se um estudo sobre a influência das variações de temperatura na vida dos reforços de pavimentos. As variações de temperatura, conjugadas com o fenómeno de reflexão de fendas, considerada como principal degradação, agravam significativamente o estado de tensão no pavimento, reduzindo o tempo de serviço previsto para os reforços de pavimentos. Neste trabalho, apresenta-se o resultado duma análise, baseada no uso do método dos elementos finitos, da estimativa da vida útil de uma camada de reforço aplicada sobre um pavimento fendilhado, conjugando as acções das variações de temperatura e do tráfego. Os resultados obtidos permitem avaliar a influência das variações de temperatura na estimativa de vida útil de uma camada de reforço. Apresenta-se ainda uma comparação entre a estimativa de vida de um reforço considerando apenas a acção do tráfego e a estimativa de vida útil resultante da conjugação do tráfego com as variações térmicas.
- 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.
- Estudo geológico-geotécnico. Estudo geotécnico (DPSH - penetrómetro dinâmico super-pesado, relatório técnico)Publication . Paula, António Miguel; Morais, Hermínia; Minhoto, ManuelRequerido pela empresa Resíduos do Nordeste, EIM, S.A., procedeu-se à realização de quatro ensaios com Penetrómetro Dinâmico Super - Pesado DPSH (Dynamic Penetration Super-Heavy), com a finalidade de caracterizar e identificar a capacidade de suporte do maciço afecto à construção de uma ampliação do parque multimateriais a centro de triagem adjacente ao existente na Estrada Municipal, 603, Cachão – Mirandela.
- Recycling of Asphalt Pavements with Asphalt RubberPublication . Pais, Jorge; Pereira, Paulo; Minhoto, Manuel; Baptista, AntónioPavement recycling has been an important rehabilitation technique to deal with reclaimed materials from old pavements which are usually sent to landfills. The application of this technique contributes to: i) the accomplishment of the requirements defined by the European legislation for the amount of material sent to landfills; ii) the reduction in the use of new raw materials used to produce pavement layers. The reduction of materials to be used in pavement rehabilitation has also been possible through the use of asphalt rubber binder (i.e. asphalt modified by crumb rubber from ground tyres) in the production of asphalt mixtures. These mixtures, named asphalt rubber mixtures, have shown an excellent performance in pavement rehabilitation in terms of fatigue and reflective cracking. This behaviour is based on the physical properties of the asphalt rubber which are transferred from the rubber to the net asphalt. The use of asphalt rubber in pavement recycling produces a binder which is a blend of the reclaimed mix binder and the new asphalt rubber added to the reclaimed asphalt mix. This recycled binder presents properties mainly based on recycling rates and on the binders used in recycling. The behaviour of the recycled mixture depends on these factors. This paper presents the results of the properties evaluated for recycled mixtures derived from the type of binder presented in the reclaimed asphalt mix and recycling rate. The influence of the reclaimed asphalt mixes and recycling rate was studied to optimize the behaviour of the recycled mixtures. The mechanical performance in terms of stiffness and fatigue resistance was also evaluated for the recycling design process.
- Sistema de informação rodoviária: desenvolvimento de uma base de dados dos pavimentos rodoviários municipaisPublication . Minhoto, Manuel; Pereira, PauloA adequada gestão da manutenção da qualidade dos pavimentos de uma rede rodoviária municipal, requer disponibilidade de informação relevante e actualizada sobre a constituição desta infra-estrutura e sobre a sua evolução ao longo do tempo. No sentido de apoiar esta gestão, desenvolveu-se uma Base de Dados de Pavimentos Rodoviários Municipais, cuja estrutura e dados adoptados teve em devida conta o contexto particular dos municípios. Nesta comunicação apresentam-se a estrutura e os módulos de dados adoptados para a referida base de dados e o respectivo faseamento de implementação. São ainda abordados os aspectos fundamentais dos sistemas de gestão já desenvolvidos, propondo-se uma estrutura para um sistema de gestão da conservação de pavimentos rodoviários municipais, onde se possa integrar a referida base de dados. Analisa-se, ainda, a interligação de Base de Dados com os restantes módulos deste sistema de gestão.
- Reflective cracking behavior for traffic and temperature effectsPublication . Minhoto, Manuel; Pais, Jorge; Pereira, PauloThis paper presents a study on the influence of the effects of temperature variations, in comparison with traffic effects, on the reflective cracking overlay behavior. It is intended to contribute to the improvement of the pavement overlay design methods which consider reflective cracking as one among distress criteria. The development of this study was based on the numerical simulation of the overlay behavior, through the implementation of numerical thermal and mechanical models based on the finite element, considering the simultaneous action of traffic and temperature variations and their influence on reflective cracking.
- Relação entre módulo de deformabilidade e CBR para caracterização mecânica da fundação de pavimentosPublication . Morais, Hermínia; Minhoto, Manuel; Paula, António MiguelEste artigo apresenta um estudo sobre a relação entre o módulo de deformabilidade (E) de leito do pavimento e o correspondente índice californiano de capacidade de carga (CBR) avaliado em laboratório, de forma a contribuir para a caracterização mecânica de fundações de pavimentos rodoviários flexíveis. O estudo envolveu a realização de ensaios in situ que consistiram na avaliação da deformabilidade de alguns solos de fundação (leito do pavimento), localizados em algumas obras de terraplanagens a decorrer na zona de Bragança. Foram realizados ensaios de carga em placa, observando as condições de compacidade, assim como ensaios laboratoriais em amostras de identificação e caracterização dos solos constituintes da fundação ensaiada in situ, bem como os correspondentes valores de CBR. Este trabalho permitiu comparar os resultados com as relações de caracterização mecânica da fundação (E vs CBR) preconizadas no âmbito de diversas metodologias de conceção de pavimentos flexíveis, tendo em vista a sua análise e discussão.