Falling Weight Deflectometer (FWD) tests on granular pavement reinforced with geogrids– Case study

The use of geogrids in granular pavement layers could increase the modulus and the stiffness of granular layer and hence the required layer thickness can be reduced. Though, geogrids are being used in granular pavements to provide lateral restraint, bearing capacity, and membrane tension support, very limited studies have been carried out to investigate the effects of geogrids on modulus and stiffness of granular layer. In this study, two sections of a granular pavement were constructed: one with a geogrid at the bottom of the base layer and the other without a geogrid. Two sections were then tested using Falling Weight Deflectometer (FWD) and FWD results were analysed to determine the effect of geogrid on the overall modulus and stiffness of the granular pavement. The results suggested that the pavement section with geogrid has higher overall modulus and deflection ratio compared to the pavement section without geogrid.

Multiangular Spectrometry and Optical Properties of Debris Covered Surfaces

Due to the recent development in CCD technology aerial photography is now slowly changing from film to digital cameras. This new aspect in remote sensing allows and requires also new automated analysis methods. Basic research on reflectance properties of natural targets is needed so that computerized processes could be fully utilized. For this reason an instrument was developed at Finnish Geodetic Institute for measurement of multiangular reflectance of small remote sensing targets e.g. forest understorey or asphalt. Finnish Geodetic Institute Field Goniospectrometer (FiGIFiGo) is a portable device that is operated by 1 or 2 persons. It can be reassembled to a new location in 15 minutes and after that a target's multiangular reflectance can be measured in 10 - 30 minutes (with one illumination angle). FiGIFiGo has effective spectral range approximately from 400 nm to 2000 nm. The measurements can be made either outside with sunlight or in laboratory with 1000 W QTH light source. In this thesis FiGIFiGo is introduced and the theoretical basis of such reflectance measurements are discussed. A new method is introduced for extraction of subcomponent proportions from reflectance of a mixture sample, e.g. for retrieving proportion of lingonberry's reflectance in observation of lingonberry-lichen sample. This method was tested by conducting a series of measurements on reflectance properties of artificial samples. The component separation method yielded sound results and brought up interesting aspects in targets' reflectances. The method and the results still need to be verified with further studies, but the preliminary results imply that this method could be a valuable tool in analysis of such mixture samples.

Numerical study on the surface depression of the concrete runway pavement under impact load

Airport runway pavement always subjected to huge impact loading due to the hard landing of aircraft on the pavement surface. Therefore runway pavements should have sufficient impact resistance capability to avoid damage causing by hard impact like surface deflection in downward or penetration since the repair works is cumbersome within the operating condition of airport and also increases the service life cost of the pavement structure. Several research works have been carried out on airport runway pavement to measure the present condition of pavement and also to predict future performance of it. However, most of the works are confined by pavement response under moving aircraft loading. Nevertheless, no comprehensive research work is yet conducted to identify the controlling factors which might have significant effect in changing the common pavements damage like surface penetration depth under impact of aircraft. Therefore, a 3D FE study is conducted to determine some effective factors in controlling the top surface penetration depth of runway pavement. Among the exterior factors, mass of the impactor, velocity of the impactor, impact angle and boundary conditions are selected and as interior factors, thickness of the runway pavement, compressive strength and density of materials used in the runway pavement are selected.

A study on determining the theoretical dispersion curve for Rayleigh wave propagation

A method has been presented to establish the theoretical dispersion curve for performing the inverse analysis for the Rayleigh wave propagation. The proposed formulation is similar to the one available in literature, and is based on the finite difference formulation of the governing partial differential equations of motion. The method is framed in such a way that it ultimately leads to an Eigen value problem for which the solution can be obtained quite easily with respect to unknown frequency. The maximum absolute value of the vertical displacement at the ground surface is formed as the basis for deciding the governing mode of propagation. With the proposed technique, the numerical solutions were generated for a variety of problems, comprising of a number of different layers, associated with both ground and pavements. The results are found to be generally satisfactory. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Methodology for Pavement Design Reliability and Back Analysis Using Markov Chain Monte Carlo Simulation

Given the increasing cost of designing and building new highway pavements, reliability analysis has become vital to ensure that a given pavement performs as expected in the field. Recognizing the importance of failure analysis to safety, reliability, performance, and economy, back analysis has been employed in various engineering applications to evaluate the inherent uncertainties of the design and analysis. The probabilistic back analysis method formulated on Bayes' theorem and solved using the Markov chain Monte Carlo simulation method with a Metropolis-Hastings algorithm has proved to be highly efficient to address this issue. It is also quite flexible and is applicable to any type of prior information. In this paper, this method has been used to back-analyze the parameters that influence the pavement life and to consider the uncertainty of the mechanistic-empirical pavement design model. The load-induced pavement structural responses (e.g., stresses, strains, and deflections) used to predict the pavement life are estimated using the response surface methodology model developed based on the results of linear elastic analysis. The failure criteria adopted for the analysis were based on the factor of safety (FOS), and the study was carried out for different sample sizes and jumping distributions to estimate the most robust posterior statistics. From the posterior statistics of the case considered, it was observed that after approximately 150 million standard axle load repetitions, the mean values of the pavement properties decrease as expected, with a significant decrease in the values of the elastic moduli of the expected layers. An analysis of the posterior statistics indicated that the parameters that contribute significantly to the pavement failure were the moduli of the base and surface layer, which is consistent with the findings from other studies. After the back analysis, the base modulus parameters show a significant decrease of 15.8% and the surface layer modulus a decrease of 3.12% in the mean value. The usefulness of the back analysis methodology is further highlighted by estimating the design parameters for specified values of the factor of safety. The analysis revealed that for the pavement section considered, a reliability of 89% and 94% can be achieved by adopting FOS values of 1.5 and 2, respectively. The methodology proposed can therefore be effectively used to identify the parameters that are critical to pavement failure in the design of pavements for specified levels of reliability. DOI: 10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000455. (C) 2013 American Society of Civil Engineers.

Numerical analysis of geocell reinforced ballast overlying soft clay subgrade

Geotextiles and geogrids have been in use for several decades in variety of geo-structure applications including foundation of embankments, retaining walls, pavements. Geocells is one such variant in geosynthetic reinforcement of recent years, which provides a three dimensional confinement to the infill material. Although extensive research has been carried on geocell reinforced sand, clay and layered soil subgrades, limited research has been reported on the aggregates/ballast reinforced with geocells. This paper presents the behavior of a railway sleeper subjected to monotonic loading on geocell reinforced aggregates, of size ranging from 20 to 75 mm, overlying soft clay subgrades. Series of tests were conducted in a steel test tank of dimensions 700 mm x 300 mm x 700 mm. In addition to the laboratory model tests, numerical simulations were performed using a finite difference code to predict the behavior of geocell reinforced ballast. The results from numerical simulations were compared with the experimental data. The numerical and experimental results manifested the importance that the geocell reinforcement has a significant effect on the ballast behaviour. The results depicted that the stiffness of underlying soft clay subgrade has a significant influence on the behavior of the geocell-aggregate composite material in redistributing the loading system.

Taming of large diameter triaxial setup

Triaxial tests are essential to estimate the shear strength properties of the soil or rock. Normally triaxial tests are carried out on samples of 38 mm diameter and 76 mm height. Granular materials, predominantly used in base/sub-base construction of pavements or in railways have size range of 60-75 mm. Determination of shear strength parameters of those materials can be made possible only through triaxial tests on large diameter samples. This paper describes a large diameter cyclic triaxial testing facility set up in the Geotechnical Engineering lab of Indian Institute of Science. This setup consists of 100 kN capacity dynamic loading frame, which facilitates testing of samples of up to 300 mm diameter and 600 mm height. The loading ram can be actuated up to a maximum frequency of 10 Hz, with maximum amplitude of 100 mm. The setup is capable of carrying out static as well as dynamic triaxial tests under isotropic, anisotropic conditions with a maximum confining pressure of 1 MPa. Working with this setup is a difficult task because of the size of the sample. In this paper, a detailed discussion on the various problems encountered during the initial testing using the equipment, the ideas and solutions adopted to solve them are presented. Pilot experiments on granular sub-base material of 53 mm down size are also presented.

Influence of Spatial Variability on Pavement Responses Using Latin Hypercube Sampling on Two-Dimensional Random Fields

Although uncertainties in material properties have been addressed in the design of flexible pavements, most current modeling techniques assume that pavement layers are homogeneous. The paper addresses the influence of the spatial variability of the resilient moduli of pavement layers by evaluating the effect of the variance and correlation length on the pavement responses to loading. The integration of the spatially varying log-normal random field with the finite-difference method has been achieved through an exponential autocorrelation function. The variation in the correlation length was found to have a marginal effect on the mean values of the critical strains and a noticeable effect on the standard deviation which decreases with decreases in correlation length. This reduction in the variance arises because of the spatial averaging phenomenon over the softer and stiffer zones generated because of spatial variability. The increase in the mean value of critical strains with decreasing correlation length, although minor, illustrates that pavement performance is adversely affected by the presence of spatially varying layers. The study also confirmed that the higher the variability in the pavement layer moduli, introduced through a higher value of coefficient of variation (COV), the higher the variability in the pavement response. The study concludes that ignoring spatial variability by modeling the pavement layers as homogeneous that have very short correlation lengths can result in the underestimation of the critical strains and thus an inaccurate assessment of the pavement performance. (C) 2014 American Society of Civil Engineers.

Influence of Anisotropy on Pavement Responses Using Adaptive Sparse Polynomial Chaos Expansion

Modeling the spatial variability that exists in pavement systems can be conveniently represented by means of random fields; in this study, a probabilistic analysis that considers the spatial variability, including the anisotropic nature of the pavement layer properties, is presented. The integration of the spatially varying log-normal random fields into a linear-elastic finite difference analysis has been achieved through the expansion optimal linear estimation method. For the estimation of the critical pavement responses, metamodels based on polynomial chaos expansion (PCE) are developed to replace the computationally expensive finite-difference model. The sparse polynomial chaos expansion based on an adaptive regression-based algorithm, and enhanced by the combined use of the global sensitivity analysis (GSA) is used, with significant savings in computational effort. The effect of anisotropy in each layer on the pavement responses was studied separately, and an effort is made to identify the pavement layer wherein the introduction of anisotropic characteristics results in the most significant impact on the critical strains. It is observed that the anisotropy in the base layer has a significant but diverse effect on both critical strains. While the compressive strain tends to be considerably higher than that observed for the isotropic section, the tensile strains show a decrease in the mean value with the introduction of base-layer anisotropy. Furthermore, asphalt-layer anisotropy also tends to decrease the critical tensile strain while having little effect on the critical compressive strain. (C) 2015 American Society of Civil Engineers.

Viejos problemas en ciudades nuevas : La Plata: agua potable y problemas sanitarios en la época fundacional

Resumen: La fundación de la ciudad de La Plata tiene por lo menos una doble significación. En primer lugar puso fin a décadas de desencuentros entre las autoridades nacionales y provinciales por la llamada “cuestión capital” que tuvo su primer hito en la federalización de la ciudad de Buenos Aires en 1880. En segundo lugar La Plata era una ciudad nueva, pensada y diseñada para superar los problemas que asolaban a las ciudades viejas. Uno de estos problemas que recibió particular atención por parte de los “fundadores” fue el suministro de agua e instalaciones sanitarias. No obstante su resolución planteaba serios problemas técnicos y un elevado coste económico. Estos primeros años de vida platense estuvieron marcados por el auge de la llamada higiene social fundada por las transformaciones producidas por la revolución pasteuriana y la resignificación ideológica de las causas sociales que originan la enfermedad. En este sentido, la higiene social retoma el viejo cuerpo programático de la higiene pública: agua, recolección de residuos, pavimentos (causas directas) pero agrega otros ligados a las "causas indirectas": salarios, alojamientos, condiciones de trabajo de los obreros. Nosotros analizaremos cómo los profesionales responsables de la administración de la ciudad de La Plata entendieron y enfrentaron el problema del suministro de agua potable en un núcleo urbano que experimentaba un formidable crecimiento demográfico.

Aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis em uma atividade industrial: estudo de caso de uma edificação a ser construída, Rio de Janeiro, RJ

A escassez de água é um dos maiores desafios do nosso século. Parece mentira, uma vez que do planeta são ocupados por água. Essa abundância aparente leva-nos a considerar a água como um elemento barato, farto e inesgotável. Contudo, desse total, 97,5% são de água salgada, restando 2,5% de água doce, dos quais 1,75% formam geleiras, sendo, portanto, inacessíveis. E o pior: a exploração irracional da água doce armazenada nos lençóis subterrâneos, rios e lagos está ameaçando a magra fatia de 0,75% da água que pode ser usada pelo homem. Se a escassez e a poluição já são problemas concretos em muitos países, os quais já instituíram um efetivo gerenciamento de seus recursos hídricos, no Brasil a preocupação de cientistas e ambientalistas nem sempre é levada a sério. Afinal, temos mais de 12% da água potável do globo. No entanto, esta riqueza é extremamente mal distribuída: cerca de 80% estão na região amazônica; os 20% restantes distribuem-se desigualmente pelo país, atendendo a 95% da população. Cada vez que chove, milhões de litros de água, que normalmente deveram se infiltrar no solo correm pelos telhados e pelo asfalto até acabar em um rio poluído, sem nenhuma possibilidade de uso. E essa água pode e deve ser aproveitada, tanto para evitar enchentes quanto para economizar recursos hídricos e financeiros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi o de estruturar um projeto de um sistema de coleta e aproveitamento da água de chuva, para fins não potáveis, para uma edificação a ser construída nas instalações de uma indústria de reparo e construção naval. Para tanto, foi apresentada uma metodologia cuja tecnologia para captação e aproveitamento da água de chuva baseou-se num levantamento bibliográfico e foi validada através da aplicação em um estudo de caso. Espera-se que este trabalho seja o ponto de partida para muitos outros dentro da indústria, procurando incentivar o aproveitamento da água de chuva para consumo não potável e criando assim uma consciência ecológica em todos os níveis da empresa, contribuindo dessa forma para a sustentabilidade.

Avaliação da qualidade de ignição para utilização de petróleos pesados e asfálticos como combustíveis marítimos

As correntes pesadas do refino de petróleo podem ser utilizadas para a produção de óleos combustíveis para uso industrial ou marítimo, sendo esse último conhecido como óleo bunker. Para tal, é necessária a diluição dessas correntes pesadas com frações de refino mais leves para ajuste da viscosidade. Enquanto o uso industrial do óleo combustível vem sendo significativamente reduzido em função de restrições ambientais, o mercado de óleo bunker apresenta crescimento importante face a expansão do comércio marítimo mundial. No Brasil, há um aumento da produção de petróleos pesados, extrapesados e asfálticos, que exigem complexos esquemas de refino para a sua conversão em frações mais leves. Dessa forma, ocorre uma redução da quantidade de correntes disponíveis para a produção de bunker, além da variação da qualidade das correntes usadas na sua formulação. Esta dissertação avalia a utilização de petróleos pesados e asfálticos na produção de bunker, sem a necessidade do processamento tradicional em refinarias de petróleo. A comparação da qualidade de ignição e de combustão da nova formulação deste produto com o combustível marítimo preparado a partir de correntes residuais é realizada por duas metodologias diferentes. Após a realização de um pré-tratamento, a mistura formulada a partir dos cortes dos petróleos apresenta melhor desempenho que os combustíveis formulados com as correntes residuais. Além disso, este trabalho compara o efeito de diferentes diluentes e a contribuição da corrente pesada utilizada na qualidade de ignição e de combustão do produto

Favelas e controle estatal: um estudo em representações sociais

Tomando as favelas do Rio de Janeiro como campo privilegiado de análise, esta dissertação busca trazer para o centro da discussão a forma a partir do qual os moradores destes territórios da cidade vivenciam e externalizam sua percepção da injustiça e lidam com a frustração de seus desejos e aspirações, quando confrontados com a ação policial. Partindo da observação das possíveis interferências de uma ação de policiamento, as Unidades de Polícia Pacificadora (UPPs), na esfera pública local do Morro do Andaraí, buscou-se entender como agem seus moradores diante do contexto sócio-político atual de reconfiguração do pensamento estatal em relação à atuação da segurança pública na cidade. Quais representações sociais os moradores organizam para formular uma rede de relações entre seus membros e como estas representações estabelecem objetivos e procedimentos específicos para interpretar e pensar a realidade cotidiana. E, em que medida a ação do Estado interfere, efetivamente, de modo a reconfigurar a esfera pública local, são questões que foram abordadas ao longo do trabalho teórico e empírico. Partindo de uma abordagem holística, que considerou observar os fatos humanos como totalidades, adotou-se uma postura reflexiva diante do objeto de estudo e dos sujeitos que o constroem em seu cotidiano no desenrolar da esfera pública local. Desta forma, junto a uma extensa pesquisa bibliográfica foram associados um trabalho de campo exploratório e a aplicação de um instrumento de investigação não diretivo a um conjunto de moradores, posteriormente as falas recolhidas dos moradores foram tratadas segundo a técnica de Análise de Conteúdo. Percebe-se nas representações sociais dos moradores, o entendimento de que as ordens ideológica, política e econômica que compõem o Estado continuam a olhar para as favelas como o espaço onde identificam a desordem e a causa dos problemas sociais enfrentados pelo conjunto da cidade. Espaço que por isso precisa ser reordenado, pacificado para acabar com ideia da cidade partida em frações marginais. Por fim, relacionando a conjuntura atual vivenciada nas favelas ocupadas com os conceitos de policiamento comunitário, busca-se compreender em que medida as UPPs podem ou não contribuir para as mudanças tão esperadas nas ações de policiamento das favelas. O momento atual é de observação atenta e discussão constante para a constituição de uma cidade de mais direitos, pacífica não apenas para os moradores do asfalto

Serviço social e educação: o exercício profissional dos assistentes sociais em escolas públicas de favelas

A proposta deste estudo inserido na linha de pesquisa Questão Social e Democracia, do Programa de Pós-Graduação em Serviço Social da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), articulada com o Centro de Estudos Octavio Ianni e com o Núcleo de Estudos e Pesquisas sobre Espaços Populares da REDES da Maré - realiza uma análise do exercício profissional de 42 assistentes sociais que atuam nas escolas públicas de Ensino Fundamental da rede pública da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro. Considerando que escolas das favelas, distintas das demais escolas públicas do asfalto, possuem características que, incorporando os estigmas e estereótipos que marcam esses territórios, demandam novas necessidades, novas formas de compreensão e intervenção dos sujeitos sociais no âmbito da escola pública, o estudo se propõe também a analisar conceitualmente as favelas e a suas representações sociais. Para tanto, são analisados os atuais contornos da Educação Básica, sobretudo o Ensino Fundamental, onde se inserem os assistentes sociais que atuam na Secretaria Municipal de Educação. Ressaltando a construção histórica da inserção profissional dos assistentes sociais brasileiros no universo escolar, é problematizada a expansão desta requisição nos marcos da primeira década do século XXI. As múltiplas contradições que marcam espaços sócio-ocupacionais das escolas impõem ao assistente social sua inserção qualificada, sua legitimidade, o repensar a escola pública e a construção de projetos de intervenção que avancem na realização dos atendimentos individuais aos educandos e suas famílias. Considerando a dimensão pedagógica intrínseca na prática profissional, a construção desses espaços se torna uma atribuição a ser desenvolvida pelo assistente social que requer re-pensar a forma como ocorre o exercício profissional nesses espaços. Para tanto, foi realizado uma coleta de dados com 42 profissionais onde, para atingir os objetivos propostos foi pesquisado o perfil destes profissionais; sua formação acadêmica, local e condições de trabalho, experiência profissional, questões sobre o exercício profissional, sobre as dimensões do trabalho profissional, sobre a escola, sobre a relação com a comunidade e o entorno, e sobre a participação dos assistentes sociais em espaços de organização política.

Utilização de coletor de composto parabólico de concentração solar na indústria de asfalto.

Esta dissertação apresenta a avaliação térmica, econômica e ambiental de um sistema de aquecimento solar (SHS) que é usado em uma usina de asfalto, através de simulação computacional com TRNSYS. O processo escolhido é o aquecimento do betume a partir da temperatura de armazenamento até a temperatura de mistura, usando óleo mineral como fluido de transferência de calor (HTF). Os componentes do sistema são o trocador de calor HTF-betume, o coletor concentrador solar parabólico composto (CPC), o aquecedor auxiliar e a bomba de circulação. A simulação no TRNSYS calcula os balanços de massa e energia no circuito fechado do HTF a cada hora. Dados horários do Ano Meteorológico Típico (TMY) do Rio de Janeiro foram utilizados para executar este trabalho. Em muitos casos, a temperatura do HTF ultrapassou 238C, mostrando que o CPC é apropriado para esta aplicação. Economia de combustível e emissões evitadas foram consideradas para as análises economica e ambiental. Este trabalho descreve as fontes renováveis de energia, os tipos de usinas de asfalto e de aquecedores de betume. Ele também mostra a fração brasileira de algumas destas fontes. Os resultados, portanto, mostram ser possível encorajar políticas públicas ambientalmente corretas para incentivar o uso de energia solar na indústria de asfalto. Além disso, este trabalho pode ajudar na redução da elevada emissão dos gases de efeito estufa a partir da utilização dos combustíveis fósseis nesta indústria.