Definição do Escopo da Pesquisa

A abordagem desta pesquisa refere-se ao pavimento flexível, dimensionado pelo

método vigente no Brasil, com elevada deformabilidade. Utilizou-se os conceitos e ferramentas

comumente empregados em projetos, de modo a identificar as estruturas que se mostram

fragilizadas, principalmente quando o subleito é fraco, e propor melhorias na fase de concepção

e definição da estrutura do pavimento.

Este estudo iniciou-se com uma estrutura de pavimento hipotética, comumente

projetada no Brasil, constituída por materiais convencionais considerados íntegros quando o

pavimento é solicitado por cargas estáveis, sendo invariáveis a intensidade de tráfego e as

condições climáticas.

Para conhecer os esforços atuantes na estrutura, em vários pontos das camadas,

utilizou-se a teoria de sistemas de camadas elásticas - TSE, homogêneas, isotrópicas e

ilimitadas na direção horizontal. A carga aplicada foi considerada estática, uniformemente

distribuída em toda a área circular de contato. Para tanto, fez-se uso do programa computacional

de diferenças finitas, Elsym 5, um dos mais utilizados no Brasil. O modelo elástico foi composto

por quatro camadas finitas, sendo o subleito representado por uma camada semi-infinita,

conforme a Tabela 3.2.

Tabela 3.2 – Caracterização das camadas para o modelo elástico

Camada Tipo

Denominação

Sigla

Material

1

Finita

Revestimento

REV ou rev

Concreto Asfáltico Denso – CA

2

Finita

Base

B ou b

Brita Graduada Simples – BG

3

Finita

Sub-Base

SB ou sb

Material Granular

4

Finita

Reforço do Subleito

REF ou ref

Solo Selecionado

5

Semi-infinita

Subleito

SL ou sl

Solo local

Fonte: Preparada pela autora, 2020.

A partir dos parâmetros elásticos das camadas do pavimento, e com as espessuras

iniciais adotadas, definiu-se o carregamento sobre a estrutura. Considerou-se um eixo simples

traseiro de roda dupla de 80 kN, com as seguintes características: distância entre rodas de 0,288

m, cargas por roda de 20 kN, área de contato circular com raio de 0,108 m e pressão de contato

pneu/ pavimento de 550 kPa, conforme apresentado na Figura 3.1.

As coordenadas de aplicação de carga e as correspondentes aos pontos críticos de

análise estão indicadas na Tabela 3.3. Os dados de entrada utilizados nesse programa são: as

propriedades das camadas (espessura, módulo de resiliência e coeficiente de Poisson),

localização, magnitude das cargas e as coordenadas dos pontos de análise das respostas

estruturais do pavimento.

Figura 3.1 – Desenho esquemático do eixo padrão veicular

Tabela 3.3 – Pontos de aplicação das cargas com as coordenadas no plano (x, y)

Carregamento do Eixo Padrão

Análise dos Esforços Solicitantes

Pontos

x (m)

y (m)

Pontos

x (m)

y (m)

1

0,000

0,000

A

0,000

0,000

2

0,288

0,000

3

1,761

0,000

B

0,144

0,000

4

2,049

0,000

Fonte: Preparada pela autora, 2020.

Na verificação mecanística foram consideradas críticas as seguintes respostas

estruturais: o deslocamento vertical recuperável máximo na superfície do revestimento – D0, a

deformação horizontal específica de tração na fibra inferior do revestimento – t e a deformação

vertical de compressão no topo do subleito – v.

Os três modelos de fadiga da camada asfáltica e de ruptura do subleito empregados

neste estudo, para determinar os valores admissíveis dos esforços, são antigos, mas

frequentemente utilizados no dimensionamento de pavimentos flexíveis e constam na instrução

de projeto do DER/SP (2006a), conforme já apresentados no capítulo da revisão bibliográfica

(TABELA 3.4).

Tabela 3.4 – Parâmetros de cada modelo para determinar o número de repetições admissíveis (Nf)

Expressão

Modelo

Esforço

k1 OU k3

K2 OU k4

2.11

Pinto e Preussler (1980)

_t

2,85 x 10-7

_-3,69

2.12

Dormon e Metcalfr (1965)

_v

6,067 x 10-10

_{- 4,762}

2.13

DNER-PRO 269 (1994)

D0

5,548 x 1016

-5,319

Fonte: Adaptada do DER/SP, 2006.

Os modelos das Expressões 2.11 e 2.13 são de origem brasileira, propostas pelos

autores Pinto e Preussler, e correspondem à t, que considera as trincas por fadiga na camada

asfáltica, do tipo bottom-up, e o D0, que considera a deformabilidade do pavimento,

respectivamente, conforme consta no procedimento de restauração PRO-269-94 do DNER

(1994). Para a v, utilizou-se o modelo 2.12, original da Shell KSLA, proposto por Dorman e

Metcalf (1965), baseado em um índice de serventia igual a 2,5, que corresponde a um

afundamento de 0,018 m.

Os valores admissíveis (TABELA 3.5) correspondem a cada período de projeto - P

analisado (10, 20 e 30 anos) e, posteriormente, estes valores são comparados aos atuantes.

Entretanto, a experiência prática dos projetistas não recomenda os tais resultados para um

pavimento novo, sendo valores elevados e que provavelmente não minimizariam a ocorrência

de defeitos, como ATR, tornando uma estrutura resiliente. O mais importante nesta análise é

que os modelos devem ser avaliados antes de ser empregados.

Tabela 3.5 - Respostas estruturais admissíveis por período de projeto

Fonte: Preparada pela autora, 2020.

Este estudo levou em consideração o módulo de resiliência como parâmetro para

qualificar o subleito do pavimento. Porém, para determinar a espessura do pavimento e das

camadas, perante os métodos do DNER (2006) e da Resiliência (1996), foram necessários

determinar os valores de CBR do subleito. Para este cálculo utilizou-se o modelo 3.4, correlação

entre o CBRSL e ESL devido a classificação MCT do solo, no caso comportamento não laterítico,

conforme apresentada na Tabela 2.13 do capítulo 2.

𝐸𝑆𝐿

= 18 × 𝐶𝐵𝑅 0,64 (MPa)

(3.4)

O avanço de estudos teóricos e experimentais, nas últimas décadas, desaconselha a

utilização de correlações do CBR para estimar o valor de E dos solos, principalmente, tropicais.

Como não há uma relação consistente entre estes parâmetros, o valor de CBR pode não condizer

com a maior parte do comportamento dos materiais em campo. Por outro lado, no Brasil, ainda

existe a dificuldade de determinar em laboratório o módulo de resiliência do solo.

Outra metodologia empregada para determinar o HREF,

a partir das estruturas

analisadas, foi verificar o modelo matemático simplificado que melhor se ajusta no

comportamento dos dados plotados no gráfico de dispersão, de modo que se tenha

confiabilidade mediante as diversas combinações. Posteriormente, utilizou-se a técnica das

regressões múltiplas, determinadas por modelos de correlação, com base no método dos

mínimos quadrados para mais de duas variáveis.

As análises estatísticas foram realizadas com o auxílio do programa Microsoft

Excel, por meio da ferramenta “análise de dados”, que possibilitou a seleção de variáveis para

obter a regressão. Ao final da análise, obteve-se os coeficientes de intersecção e das variáveis.

Assim, utilizou-se o HREF como variável independente e EREF, ESL, D0 e v analisados de forma

dependente para a obtenção de seus coeficientes correspondentes.

P

(anos)

D0

(10

-2

_mm)

t

(10

-4

_mm/mm)

v

(10

-4

_mm/mm)

10

64

2,62

3,70

20

54

2,06

3,08

30

48

1,75

2,71

4

ESTUDOS DESENVOLVIDOS PARA A ESTRUTURA DE PAVIMENTO

CONSIDERADA

No documento Critérios para definição da espessura da camada de reforço do subleito para garantir a durabilidade em pavimentos asfálticos brasileiros (páginas 84-88)