3.5 Dimensionamento de pavimento flexível
4.4.3 Clima
Dentre as cidades disponíveis no acervo do SisPav para obtenção das propriedades climáticas para a região de implantação da rodovia, foi escolhida a cidade de Porto Alegre, por ser a mais próxima de Ijuí, e também por apresentar o clima mais semelhante.
4.4.4 Estruturas dimensionadas
Para a composição de tráfego da VRS 818, o programa gerou um N = 3,03x106, condição que exige o uso de bases de mistura ALA com camada de proteção. Para a VRS 832, foi gerado um N = 1,7x106. Foi selecionada uma vida de projeto de 10 anos em ambas configurações de tráfego. As demais informações permaneceram inalteradas.
Os tipos de materiais utilizados na composição da estrutura dos pavimentos testados, bem como seus valores de módulo de resiliência inseridos, encontram-se sintetizados na Tabela 21, já os resultados do dimensionamento das estruturas encontram-se na Tabela 22. Os resultados apresentados como ND (não definido), representam que a camada atingiu a espessura máxima permitida pelo programa (60 cm) sem atender às solicitações de tráfego atuantes.
Tabela 21: Materiais utilizados na composição das estruturas ESTRUTURA
MATERIAIS UTILIZADOS
Material Módulo de resiliência (kPa) Coeficiente de Poisson
Revestimento CAP 50/70 4.173.890 0,337
Base
Mistura ALA40% 𝑀𝑅 = 540,45 ∗ 𝜎30,14 0,41
Mistura ALAI40% 𝑀𝑅 = 318,03 ∗ 𝜎𝑑−0,07 0,41
Mistura ALARCC40% 𝑀𝑅 = 506,69 ∗ 𝜎30,3 0,41
Subleito Solo Campus Ijuí 80.000 0,45
Tabela 22: Estruturas obtidas para as diferentes composições de tráfego BASE UTILIZADA ESPESSURA DO REVESTIMENTO (cm)
ESPESSURA DA BASE DE ACORDO COM O TRÁFEGO (cm)
VRS 818 N = 3,03X106 VRS 832 N = 1,7x106
ALA40% 5 ND 35
ALAI40% 5 ND 20
ALARCC40% 5 ND ND
Fonte: Autoria própria, 2017
Constata-se que o tráfego obtido pela composição da frota de veículos da VRS 818 revelou-se muito alto para o emprego das misturas na camada de base, visto que nenhuma se constituiu alternativa construtiva nessa situação, por terem atingido o limite máximo de espessura permitido pelo SisPav. Para o tráfego da VRS 832, as misturas ALA e ALAI apresentaram valores satisfatórios, enquanto que a ALARCC não apresentou, novamente, espessura que atendesse a esse número se solicitações, não se constituindo alternativa de material para emprego em bases de pavimentos flexíveis.
4.4.5 Análise de tensões e deformações
Verifica-se que, de maneira geral, os modelos de desempenho de fadiga do revestimento asfáltico foram piores para a mistura ALARCC, que apresentou, para os tráfegos da VRS 818 e VRS 832, respectivamente, vida útil de fadiga de 1,6 anos e 3,8 anos. A mistura ALA apresentou vida útil de fadiga de 5,4 anos e 10,4 anos, respectivamente, e a mistura ALAI, com os melhores resultados, apresentou vida útil de fadiga de 7,2 anos e 11,2 anos. A partir disso, pode-se concluir que o modelo de comportamento resiliente apresentado pela mistura ALAI foi o que melhor atendeu às solicitações de projeto.
Dentre as misturas que foram dimensionadas com sucesso, as propriedades analisadas pelo SisPav encontram-se na Tabela 23. Os valores de tensão no topo do subleito não puderam ser avaliados, visto que a análise apresentou erros para este parâmetro em todas as amostras dimensionadas.
Tabela 23: Análise de danos pelo SisPav MISTURA DANOS (%) Deformação permanente (mm) Vida de projeto (anos) Vida de serviço por fadiga (anos) Tensão no topo do subleito Fadiga do Revestimento em x Fadiga do Revestimento em y ALA40% - VRS 832 Ind. 38,11 96,25 19,34 10 10,4 ALAI40% - VRS 832 Ind. 36,47 89,01 15,92 10 11,2
Fonte: Autoria própria, 2017
A previsão de vida útil de serviço por fadiga e ATR, em número de solicitações (N) do eixo padrão de carga, baseada nos valores de deformabilidade que ocorrem, respectivamente, na interface revestimento-base e no topo do subleito, ficam dependentes das deformações provocadas pelo tráfego composto observado nas rodovias vicinais analisadas. O programa AEMC, incluso no SisPav, fornece os valores das deformações provocadas pelo eixo padrão de cargas e, com os resultados, foi possível estimar a vida útil de serviço por fadiga e ATR, fazendo uso, respectivamente, das Fórmulas 10 e 8, para as misturas dimensionadas. Também foi calculado a fadiga e ATR das estruturas, em porcentagem, representando a relação entre a vida de projeto inserida e as vidas de fadiga e ATR obtidas. Os resultados constam na Tabela 24, e apresentam-se coerentes com os valores de danos obtidos pelo SisPav.
Tabela 24: Previsão de vida útil por fadiga e ATR dos pavimentos dimensionados
MISTURAS Vida de projeto (N) Vida útil de serviço por fadiga (N) Fadiga do Revestimento (%) Vida útil de serviço por ATR (N) ATR no topo do subleito (%) ALA40% - VRS 832 1,7x106 1,85x106 92,06 1,42x107 11,97 ALAI40% - VRS 832 1,7x106 1,91x106 89 1,68x107 10,12
Fonte: Autoria própria, 2017
Villibor e Nogami (2009) observaram que, para pavimentos dimensionados com bases de misturas ALA e revestimentos de tratamentos superficiais, não há ocorrência do fenômeno de fadiga, visto que, neste tipo de revestimento esbelto, não são geradas tensões de tração, apenas de compressão. Como o SisPav não possui a opção de espessura de revestimento inferior a 5 cm, não foi possível simular, com sucesso, o comportamento de pavimentos com este tipo de revestimento. Os dados obtidos são válidos, apenas, para pavimentos dimensionados com bases de misturas ALA e revestimento em CBUQ na espessura de 5 cm.
5 CONCLUSÃO
O presente trabalho avaliou as misturas ALA, ALAI e ALARCC na porcentagem de 40% de agregado miúdo em relação à granulometria, às propriedades apresentadas nos ensaios da metodologia MCT e ao comportamento resiliente verificado por meio do ensaio triaxial dinâmico. O objetivo era concluir pela viabilidade, ou não, de utilização dos referidos materiais na camada de base de pavimentos flexíveis. Em face ao exposto, apresentam-se as seguintes conclusões.
Por mais que a substituição de agregados mais grossos que o solo natural na porcentagem de 40% melhore as propriedades das misturas, a porcentagem de substituição não é suficiente para o atendimento de todos os critérios expostos na Tabela 2 do item 2.3. A porcentagem de finos exerce influência direta sobre o comportamento dos materiais nos ensaios da metodologia MCT, em especial naqueles em que os valores obtidos não se enquadraram entre os limites estabelecidos por Villibor e Nogami (2009), como é o caso do mini-CBR e do ensaio de contração axial. Nenhuma das misturas apresentou porcentagem passante na peneira nº 200 inferior a 50, conforme especificado na Figura 41, condição que se revelou crucial para obtenção das propriedades esperadas para solos com potencial emprego em pavimentação.
Embora nenhuma das misturas tenha apresentado valores de mini-CBR não imerso superiores ao mínimo estabelecido por Villibor e Nogami (2009), de 40%, isso não inviabiliza seu uso em bases de pavimentos flexíveis, conforme demonstrado pelo dimensionamento realizado pelo SisPav, visto que os métodos mecanístico-empíricos de dimensionamento de pavimentos asfálticos surgiram, justamente, da necessidade de utilização de uma grandeza (módulo de resiliência) que melhor caracterizasse as tensões oriundas do tráfego atuante nos pavimentos. Há que se atentar, contudo, aos valores de contração axial das amostras, que se apresentaram bastante superiores ao máximo, o que pode provocar um trincamento excessivo da camada de base após compactação e secagem ao ar e comprometer suas propriedades de resistência.
Os modelos de comportamento resiliente obtidos não forneceram bons coeficientes de correlação, sendo o maior deles apresentado pela modelagem da mistura ALARCC, cujo valor encontrado foi de 0,66, ainda insuficiente para uma previsão adequada do comportamento do módulo em função das tensões atuantes. O modelo composto, devido aos resultados analisados por Medina e Motta (2015), espera-se que seria o ideal para representação dos materiais
estudados, porém depende de uma análise mais complexa e que requer um conhecimento amplo sobre os fundamentos da modelagem matemática.
O dimensionamento realizado pelo SisPav considerou um revestimento em CBUQ de 5 cm de espessura, com elevado módulo de resiliência (4173 MPa) o que contribui para a diminuição das deformações provocadas pelas cargas de tráfego. Ao contrário dos tratamentos superficiais, o revestimento de concreto betuminoso contribui estruturalmente para o pavimento, reduzindo a camada de base que seria necessária caso o pavimento fosse dimensionado, por exemplo, com um revestimento em TS ou TSD. Porém, nas situações analisadas, o CBUQ compensou as propriedades resilientes das misturas, gerando uma boa estrutura para emprego em pavimentos de tráfego leve, mas correndo risco de não se enquadrar no conceito de econômico definido por Villibor e Nogami (2009), devido ao maior custo apresentado pelos concretos asfálticos em relação aos tratamentos superficiais.
O SisPav não se configura como o melhor software para análise de estruturas de pavimentos econômicos, por 2 motivos principais: limitação de espessura das camadas de revestimento, conforme já comentado, inviabilizando a representação de um TS; e por apresentar os resultados de vida útil dos pavimentos em termos de vida de fadiga, o que foi comprovado por Villibor e Nogami (2009) que não ocorre nos pavimentos dimensionados com revestimentos em tratamentos superficiais. Uma análise mais consistente e confiável seria fornecida por um software em que essas condições pudessem ser simuladas.
Analisando as últimas constatações, considera-se que os objetivos principais do trabalho foram cumpridos: realizar a análise de uma estrutura de pavimento dimensionada com bases de misturas ALA, e a comparação dos resultados com a previsão de comportamento rodoviário fornecida pela Metodologia MCT. Em razão das ressalvas apresentadas neste capítulo, foram formuladas algumas sugestões para pesquisas futuras:
realizar a substituição de agregados miúdos nas misturas ALA na porcentagem de 50% em peso, a fim de enquadrá-las na faixa granulométrica para utilização em pavimentos econômicos e atendimento dos valores de mini-CBR e contração axial;
obter o comportamento resiliente das misturas por meio do modelo composto, o qual acredita-se representar com mais precisão esta propriedade mecanística;
dimensionar uma estrutura de pavimento flexível por outro programa mecanístico- empírico, onde possam ser simuladas as condições de um revestimento em
tratamento superficial, buscando atender, dessa maneira, às solicitações de tráfego sem comprometer o fator econômico do conceito definido por Villibor e Nogami (2009).
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