FUNDAMENTOS DA METODOLOGIA FRANCESA DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO

ASFÁLTICO

As referências básicas e principais que abordam a metodologia francesa de dimensionamento de estruturas de pavimentos de concreto asfáltico são as seguintes: Conception et Dimensionnement des

Structures de Chaussée: Guide Technique (LCPC/SETRA, 1994) e Catalogue des Structures Types de Chaussées Neuves: Réseau Routière National (LCPC/SETRA, 1998). Esta metodologia pode ser aplicada

tanto para fins construtivos de novas rodovias como de manutenção da malha existente, em função de duas grandes categorias:

� Vias Estruturante (VRS), em que são dimensionadas para uma vida útil de 30 anos. Esta categoria compreende as vias rápidas urbanas (VRU), as rodovias não concedidas (ARNC), as ligações que asseguram a continuidade da rede rodoviária (LACRA) e algumas grandes ligações de ordenamento do território (GLAT)

� Vias Não Estruturantes (VRNS), que são dimensionadas para uma vida útil de 20 anos, e nesta categoria podem ser inclusas as demais rodovias de ligações de ordenamento do território (GLAT) assim com as que não estejam inclusas nas categorias mencionadas anteriormente.

Segundo BARRA et al (2010) a metodologia francesa está fundamentada em equações analíticas com aproximações, devido à impossibilidade de realizar uma definição totalmente analítica até o momento, para todas as condicionantes de comportamento dos materiais constituintes das estruturas de pavimento de concreto asfáltico. Por este motivo, a metodologia é conhecida como de caráter racional. Sendo que, as equações que descrevem o comportamento mecânico e reológico dos materiais utilizados nas diferentes camadas da estrutura do pavimento são cada vez mais aprimoradas.

A teoria da elasticidade linear é utilizada para todos os tipos de materiais (incluso os concretos asfálticos), estando fundamentada no modelo multicamadas de BURMISTER (1943), o qual considera os materiais como homogêneos, isotrópicos e lineares com o intuito de calcular as tensões e deformações das camadas do pavimento. Para poder incluir as misturas asfálticas dentro destes parâmetros, as deformações nos concretos asfálticos dentro da estrutura do pavimento devem ser encontradas no domínio das pequenas deformações, consequentemente na ordem da linearidade, sob a passagem de carregamentos dinâmicos, tendo em conta as a temperatura de condicionamento e frequência de solicitação críticas, fatores influentes no comportamento dos materiais visco-elásticos (De La ROCHE, 1996; RIVIERE, 1996; MOMM, 1998; PERRET, 2003; Di BENEDETTO et al., 2003; BARRA, 2009).

4.2.1 Considerações referentes à rigidez do material

A rigidez do material nos concretos asfálticos é uma característica derivada das condições nas quais esta sendo solicitado, isto implica uma ampla gama de resultados dependentes das temperaturas de condicionamento e da frequência de solicitação (isto é no domínio da linearidade na ordem das pequenas deformações). Isto pode ser visto na Figura 4.1 que apresenta o comportamento da norma do módulo ante diferentes frequências de solicitação e temperaturas de condicionamento com o uso das curvas isócronas obtidas a partir do ensaio de módulo complexo.

Sendo assim, a determinação das tensões e deformações nas camadas de comportamento visco-elástico nas simulações utilizadas durante o dimensionamento de pavimentos são realizadas com a utilização unicamente da norma do módulo (assim o comportamento das camadas seja visco-elástico), isto só é possível a través da determinação do módulo especificamente para uma temperatura de condicionamento e uma frequência de solicitação (condição crítica). De outra maneira, considerar o módulo obtido para uma frequência de solicitação e uma temperatura de condicionamento, um resultado global de comportamento (para todos os casos), seria abordar o comportamento do material de forma errônea e inadequada para a análise dentro da estrutura do pavimento.

Figura 4.1 – Curvas isócronas do módulo (JUNKO, 2011) Segundo DOMEC (2005) um fator proveniente da velocidade de carregamento em função da velocidade de trânsito, é a frequência de solicitação, mas este parâmetro não pode ser obtido diretamente a partir de análises simples e diretas correlacionando à velocidade de carregamento. Este parâmetro (frequência) é oriundo de uma análise do sinal encontrado na fibra inferior da camada analisada (Figuras 4.2 e 4.3). Isto é feito a partir do estudo da amplitude do sinal de deformação na estrutura para que desta maneira possa ser calculada a frequência de solicitação, a qual corresponde à velocidade de da passagem do carregamento durante os processos de simulação da estrutura do pavimento.

Figura 4.2 – Deformações no pavimento pela passagem de uma carga em movimento (PERRET, 2003)

Figura 4.3 – Sinal de deformação longitudinal sob a passagem de um veículo (PERRET, 2003)

4.2.2 Considerações referentes à resistência à fadiga das misturas asfálticas

O sinal de deformação medido na fibra inferior das camadas betuminosas do pavimento se apresenta como ilustrado na Figura 4.3, proporcionando um sinal senoidal (contração-distensão-contração). Este processo sendo solicitado repetitivamente em uma estrutura de pavimento pode levar ao colapso da estrutura. Este fenômeno é conhecido como fadiga das misturas asfálticas,. Segundo vários autores (HUET, 1963; RUDENSKY, 1997; MOMM, 1998; DOMEC, 2005; BARRA, 2009), a fadiga é o principal fenômeno que conduz os concretos asfálticos ao colapso, daí a importância no seu correto conhecimento. Isto tem sido demonstrado em diversos estudos realizados de forma experimental e prática (HUET, 1963; SAYEGH,

1965; DOAN, 1977; De La ROCHE, 1996; RIVIÈRE, 1996; HECK, 2001; PERRET, 2003; DOMEC, 2005).

Atualmente para a execução dos ensaios em laboratório de fadiga e de módulo complexo, a flexão alternada é feita a través de um sinal senoidal devido à impossibilidade de reproduzir com exatidão o sinal encontrado no campo, mas este sinal se aproxima ao sinal obtida nas medições in-situ. A Figura 4.4 apresenta a superposição dos sinais obtidos no campo no sentido longitudinal e transversal, junto com um sinal senoidal obtido por aproximação em series de Fourier.

Figura 4.4 – Sinal de deformação e decomposição em series de Fourier (PERRET, 2003)

Sendo assim, com o uso destes princípios, a metodologia francesa aplica os ensaios de módulo complexo e fadiga a deslocamento controlado, para que possa ser determinado o comportamento reológico e a vida útil da mistura asfáltica, tendo em conta os condicionamentos térmicos e de solicitação de cada ensaio.

No ensaio de fadiga é determinada a vida útil do material (tendo em conta os critérios normativos) ante diferentes níveis de deformação a partir de análises estatísticos dos resultados fornecidos, onde se encontra a deformação para uma vida de 106 de ciclos (�6) e a inclinação da curva

obtida, parâmetros utilizados como critério para o dimensionamento da estrutura de pavimentos.

4.2.3 Considerações referentes aos esforços transmitidos às camadas subjacentes

As camadas superpostas constituintes de uma estrutura de pavimento são construídas com o intuito de proteger o terreno de fundação (subleito) ou a plataforma de fundação (PF) como considera a metodologia francesa, compreendendo o conjunto de camadas final de terraplenagem e de reforço.

Estas camadas visam distribuir e diminuir os esforços transmitidos à plataforma de suporte ou à plataforma de fundação. A aplicação repetitiva de esforços mecânicos devido aos carregamentos dinâmicos solicitantes gera um acúmulo de pequenas deformações irreversíveis ao longo do tempo que se constituem em deformações permanentes (LCPC/SETRA, 1994).

4.3 CRITÉRIOS DE ANÁLISE PARA OS CÁLCULOS DA