Influence of loading conditions on road pavement design

Dissertação de mestrado em Engenharia Urbana (área de especialização em Infra-Estruturas Viárias)A presente dissertação visa analisar a Influência das Condições de Carregamento no Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis de modo a obter dados e informações que possam ampliar o conhecimento e a aplicação de medidas práticas no âmbito do dimensionamento de pavimentos. Carga por eixo, tipo de eixo, tipo de pneu e pressão de enchimento, são os fatores a estudar, analisando a sua influência no dimensionamento e por conseguinte no desempenho dos pavimentos. Para os dados do tráfego foram consideradas as cargas médias verificadas num posto de pesagem, sendo que o trafego de projeto foi calculado recorrendo ao método francês e ao desenvolvimento por Pais (2013). O trabalho tem por base um estudo de tráfego da autoestrada A3, sentido Norte - Sul (Valença - Porto), que contém informação referente à classe, número e carga por eixo e por classe de veículo. Foram definidas trinta estruturas tipo de pavimento e realizada uma análise mecanicista para determinar as respostas estruturais mais importantes no dimensionamento de pavimentos: extensão horizontal na parte inferior da camada betuminosa e extensão vertical de compressão no topo da fundação do pavimento, associadas aos efeitos que mais degradam os pavimentos respetivamente fissuração por fadiga e deformação permanente. A análise das condições de carregamento foi realizada calculando o dano dos veículos pesados para as pressões de enchimento dos pneus e o dano provocado pelo eixopadrão. A sobreposição destes dois valores permitiu definir o raio da carga que deve ser utilizada no dimensionamento de pavimentos.The present dissertation aims to analyze the influence of loading conditions on the Design of Flexible Pavements in order to obtain data and information that can increase the knowledge and application of practical measures within the road paving. Axle load, axle type, tire type and inflation pressure are the factors to study, analyzing its influence on the design and therefore the performance of pavements. The traffic data were considered by its average axle load obtained in a weight station using the French method and the method developed by Pais (2013). The work is based on a traffic study of the A3 North - South direction (Valencia - Porto), which contains information regarding the class, number and axle load and vehicle class. Thirty pavements were defined and a mechanistic analysis was carried out to determine the structural responses important in the pavement design, namely the tensile strain at the bottom of the bituminous layer and vertical strain on the top of the subgrade associated to the effects which are responsible by the pavement distresses (fatigue cracking and permanent deformation). The analysis of the loading conditions was carried out by the calculation of the damage of the heavy vehicles for the real wheel inflation pressure and the damage of the standard axle for different area of load application in the pavement design. The superposition of these values allowed to define the suitable value of the load area radius to be applied in the pavement design