Capítulo 6 Carregamento da estrutura
6.1. Tipos e pesos dos eixos
Hoje no país existem vários tipos de veículos de carga, cada vez com mais capacidade para transportar mais peso. A legislação nacional limita o peso máximo que cada eixo pode carregar e, também, o peso bruto total dos veículos. Segundo a resolução 210 do Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN, 2006a) os limites máximos de peso bruto total (PBT) ou peso bruto total combinado (PBTC), respeitando os limites da capacidade máxima de tração da unidade tratora determinada pelo fabricante, são os seguintes:
· veículo não articulado: 29 t
· veículos com reboque ou semi-reboque, exceto caminhões: 39,5 t;
· PBTC para combinações de veículos articulados com duas unidades, do tipo caminhão-trator e semi-reboque, e comprimento total inferior a 16 m: 45 t;
· PBTC para combinações de veículos articulados com duas unidades, do tipo caminhão-trator e semi-reboque com eixos em tandem triplo e comprimento total superior a 16m: 48,5 t;
· PBTC para combinações de veículos articulados com duas unidades, do tipo caminhão-trator e semi-reboque com eixos distanciados, e comprimento total igual ou superior a 16 m: 53 t;
· PBTC para combinações de veículos com duas unidades, do tipo caminhão e reboque, e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;
· PBTC para combinações de veículos articulados com duas unidades, do tipo caminhão e reboque, e comprimento igual ou superior a 17,50 m: 57 t;
· PBTC para combinações de veículos articulados com mais de duas unidades e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;
· PBTC para a combinação de veículos de carga, com mais de duas unidades, incluída a unidade tratora, poderá ser de até 57 t, desde que possua no máximo sete eixos e comprimento máximo de 19,80 metros e mínimo de 17,50 metros.
A resolução 210 do CONTRAN (2006a) dispõe, ainda, sobre a limitação do peso bruto transmitido por eixo de veículo nas superfícies das vias públicas, que são os apresentados na Tabela 6.1. A legislação define como eixos em tandem aqueles que possuem dois ou mais eixos que constituam um conjunto integral de suspensão com, no mínimo, quatro pneumáticos, podendo qualquer deles ser ou não motriz.
A circulação de Combinações de Veículos de Carga – CVC com mais de duas unidades, incluída a unidade tratora, com peso bruto total acima de 57t ou com comprimento total acima de 19,8m, como aqueles apresentados na Tabela 6.2, são permitidos pela resolução 211/2006 do CONTRAN (2006b). Conforme esta resolução, estes veículos só podem circular pelas vias urbanas portando uma Autorização Especial de Trânsito e desde que atendam aos seguintes requisitos:
· possuir um PBTC igual ou inferior a 74t;
· possuir comprimento superior a 19,8m e máximo de 30,0m, quando o PBTC for inferior ou igual a 57t.
· possuir comprimento mínimo de 25,0m e máximo de 30,0m, quando o PBTC for superior a 57t.
· respeitar os limites legais de peso por eixo fixados na resolução 210/2006 do CONTRAN.
Tabela 6.1: Cargas máximas legais permitidas por configuração de eixos (CONTRAN 1998, 2006a).
Configuração
do semi-eixo Descrição do eixo
Limite do Peso Bruto (kg) Limite com Tolerância (kg)
1 eixo simples isolado 6.000 6.450
2 dois eixos simples (direcional) 12.000 12.900
3 dois eixos simples
(pneus extralargos) 17.000 18.275
4 três eixos simples (pneus extralargos) 25.500 27.413
5 eixo simples de quatro rodas 10.000 10.750
6 dois eixos de quatro
rodas (em tandem) 17.000 18.275
7 dois eixos de quatro
rodas 15.000 16.125
8 três eixos em tandem de quatro rodas 25.500 27.413
9 conjunto de dois eixos (especial) 13.500 14.513
Ainda em vigor, a resolução 104 de 1999 do CONTRAN (1999) regulamenta que, enquanto não estiverem concluídos os estudos e pesquisas que orientem a atualização dos limites de peso por eixo, bem como não for fixada uma metodologia para aferição de peso de veículos, apenas os critérios de PBT e PBTC serão utilizados para aplicação de multas.
A resolução 104 fixa o percentual de tolerância de 7,5% no peso por eixo e o percentual de tolerância de 5% para o PBT e PBTC e isenta de multa os excessos de peso verificados nos eixos isolados ou conjuntos de eixos quando o peso bruto medido estiver igual ou inferior ao PBT ou PBTC estabelecido para o veículo, acrescido da tolerância. A resolução determina nesse caso que o veículo somente poderá prosseguir
viagem após o remanejamento ou transbordo da carga de modo que os excessos por eixo sejam eliminados (CONTRAN, 1999).
Tabela 6.2: Exemplos de Combinações de Veículos de Carga – CVC com mais de duas unidades, incluída a unidade tratora. (CONTRAN, 2006b). Descrição do veículo Configuração Peso Bruto Total Combinado (t) Duas articulações 57 Duas articulações Bi-trem articulado 57 Quatro articulações Treminhão 63 Três articulações Tri-trem 74 Três articulações Rodotrem 74
Os pneus dos veículos também sofreram evolução tecnológica. A indústria desenvolveu um tipo de pneu chamado de super-single, um novo conceito de pneus
extralargos que substituem os pneus duplos para utilização em reboques e semi- reboques. O CONTRAN, por meio da resolução número 62 (CONTRAN, 1998), regulou o uso desses pneus, sendo permitido apenas o tipo 385/65 R22.5 em semi- reboques e reboques dotados de suspensão pneumática com eixos em tandem. No entanto, a indústria já está disponibilizando no mercado os pneus com as medidas 425/65R19.5, 425/65R22.5, 445/65R19.5 e 445/65R22.5 e que podem ser utilizados em veículos tratores e em ônibus. Nesse caso, é necessária uma autorização experimental provisória para a utilização nas rodovias brasileiras.
A resolução número 62 (CONTRAN, 1998) definiu também os limites de peso para os eixos equipados com os pneumáticos extralargos, sendo admitido o peso bruto máximo transmitido de 17 toneladas para o tandem duplo e 25,5 toneladas para o tandem triplo.
Observa-se que não houve alteração do peso bruto máximo permitido entre os eixos tandem duplo e triplo de reboques e semi-reboques equipados com dois pneumáticos por eixo e com apenas um pneu extralargo por eixo. É certo que a alteração dos tipos de pneumáticos alteram a forma de como a carga é aplicada no pavimento. No entanto, poucas informações foram encontradas sobre tal mudança. Para verificar as diferenças técnicas entre os conjuntos de eixos, apresentam-se na Tabela 6.3 as configurações típicas dos conjuntos tandem duplo e triplo para os dois tipos de pneus.
Tabela 6.3: Configuração dos eixos tandem duplo e triplo com pneus extralargos e comuns (BRIDGESTONE e FIRESTONE, 2001).
Tandem Duplo Tandem Triplo
Configuração Pneus
extralargos
Pneus
comuns Pneus extralargos Pneus comuns
Esquema PBT (kgf) 17.000 17.000 25.500 25.500 Medida dos pneus 385/65R22.5 275/80R22.5 385/65R22.5 275/80R22.5 Pressão de Pneus (kgf/cm²) 8,5 8,25 8,5 8,25
Peso por roda
(kgf) 8.500 4.250 8.500 4.250 Área de contato por roda (cm²) 1.000 515 1.000 515 Largura do pneu (mm) 389 276 389 276 Diâmetro em contato com o pavimento (mm) 357 256 357 256
Ressalta-se que para o dimensionamento de estruturas de pavimentos o PBT ou PBTC não são as variáveis mais importantes, mas sim o peso bruto transmitido por roda do veículo nas superfícies das vias públicas. Por isso, a pressão de contato da roda com o pavimento é de grande importância em uma análise.
A pressão de contato da roda com o pavimento é geralmente assumida como sendo igual à pressão de inflação dos pneus nas análises de tensão e deformação. O cálculo da área de contato (Ac) é feito a partir da divisão entre a carga de roda (CR) pela
pressão de inflação dos pneus (PI), expressão (6.3).
PI / CR
Ac = (6.3)
Assumir tal hipótese é uma simplificação. Os trabalhos de HIMENO et al. (1997) e De BEER et al. (1997), baseados em medições de campo, mostram que a
pressão de contato não é uniformemente distribuída, sendo maior nas bordas da área carregada, e, também, não é igual à pressão de inflação dos pneus. De BEER et al.
(1997) mediram valores de pressão de contato média vertical cerca de 1,6 a 2,7 vezes a pressão de inflação para cinco tipos diferentes de pneus. Os citados autores sugerem, ainda, expressões para estimar a pressão de contato nas extremidades dos pneus, equação (6.4), e a pressão de contato nos centros dos pneus, equação (6.5).
05 , 534 L 46 , 57 L 53 , 0 q=− ⋅ 2+ ⋅ − (6.4) 175 p 86 , 0 q= ⋅ + (6.5) onde:
· q é a pressão média de contato, em kPa;
· p é a pressão de inflação dos pneus, em kPa (420kPa > p > 720kPa); e
· L é a carga por roda simples, em kN (20kN > L > 50kN).