dimensionamento de pavimentos - fenix.tecnico.ulisboa.pt · recolha e sistematização dos dados...
TRANSCRIPT
1
Dimensionamento de pavimentos
Recolha de dadosConcepção do pavimento
Modelo de comportamentoestrutural. Cálculoσ/ε.
Análise dos modos dedegradação.
Avaliação de resistência Critérios de dimensionamento
Alterar geometriaAlterar materiais
Não
Sim
Análise do projecto
σ, εsatisfaz critério?
2
Manual de Concepção de Pavimentospara a Rede Rodoviária Nacional (JAE, 1995)
Recolha e sistematização dos dados
Definição das estruturas de pavimento possíveis
3
Veículo pesado:Veículo de peso bruto igual ou superior a 3 tf
Classes:F, G, H, I, J e K (IEP)
Tráfego
4
Quadro 2.1 – Classes de tráfego
Quadro 2.2 – Percentagem de tráfego na via mais solicitada
(TMDA)p – tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano de abertura, por sentido e na via mais solicitada
(TMDA)p – tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano de abertura, por sentido e na via mais solicitada
Quadro 2.3 – Período de dimensionamento
Quadro 2.4 – Taxa média de crescimento anual
6
Consideração do tráfego no dimensionamento
Estudo de tráfego TMDA
Tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano de abertura, por sentido de
circulação, na via mais solicitada (TMDA)p
Número acumulado de veículos pesados NAVP
Período de dimensionamento (p)Taxa média de crescimento anual (t)
Número acumulado de passagens do eixo padrão Ndim = α NAVP
Percentagem de pesados
Factor de agressividade (α)
pCTMDANAVP p ×××= )(365
( )tp
tCp
×−+
=11
Factor de crescimento de tráfego:
8
Quadro 4.1 – Classes de fundação
Quadro 4.2 – Classes de terrenos de fundação
Fundação do pavimento
10
Quadro 4.5 – Classes de solos tratados
Quadro 4.6 – Camada de leito em materiais não ligados
Quadro 4.7 – Camada de leito em materiais tratados com ligantes hidráulicos
(As espessuras são dadas em cm)
11
Materiais:
BD – betão betuminoso em camada de desgasteMB – macadame betuminoso em camada de regularizaçãoMBD – mistura betuminosa densa em camada de regularizaçãoBG – material britado sem recomposição (tout-venant) aplicado em camada de baseSbG – material britado sem recomposição (tout-venant) aplicado em camada de sub-base
12
Relações gravimétricas:
ba MMM +=
%100M
MP bb ×=
%100M
MP aa ×=
%100PP ba =+
Composição das misturas betuminosas
Relações volumétricas:
%100V'VV a
a ×=
%100V'VV b
b ×=
%100V'VV v
v ×=
%100VVV vba =++
Ma – massa do agregadoMb – massa do betumeV’a – volume do agregadoV’b – volume do betume efectivoV’ba – volume do betume absorvidoV’v – volume dos vazios
VM
V’a + V’ba
V’v
V’bMb
Ma
13
Características de deformabilidade
σ
σ
E
Modelo de Hookeelástico
σ
ε
E1
Eσε =
Modelo de Newtonviscoso
σ
K
σ
εεp
Kσε =
•
σ’ σ’
K=3η
BetumesModelos reológicos
14
Características de deformabilidade
Modelo de Maxwellvisco-elástico
Km
σ
Em
σ
εεp
σ’
KEσσε +=
•• 1
BetumesModelos reológicos
15
Características de deformabilidade
Misturas betuminosas
σ
σ
EK
Modelo de Kelvin
KKKK KE•
+= εεσ
KK
Modelos reológicos
16
Características de deformabilidade
Misturas betuminosas
Modelo de Maxwell + Modelo de Kelvin
Km
σ
Em
σ
EK KK
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−++=
− tKE
Kmm
K
K
eE
tKE
1σσσε
Extensão elástica (εr)Extensão elástica retardadaExtensão viscosa (εp)
Modelos reológicos
17
Características de deformabilidade
Misturas betuminosas
F
tempo
σ
tempo
ε
εr
εr
εp
Extensão elásticaretardada
carga descarga
AF
=σ
18
nn EkE =+1
422,0 45,0 <<= khk mg
En+1 – módulo de deformabilidade da camada superior n+1En – módulo de deformabilidade da camada inferior nhmg – espessura da base, em mm
Materiais granulares
Misturas betuminosas
( )5Pr368,07 718,210157,1 TTtE ABrI
b −××××= −−−
)segundos()h/km(velocidade
1t =
P Pr i= 0 65, T PABr r= −98 4 26 4, , log
n
v
vbmb C
Cn
EE ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
×+=1
5,21
nSb
=×⎛
⎝⎜
⎞⎠⎟0 83 4 104
, log
bVaVaV
vC+
=
1,120TPlog50T20Plog5001951
IPr
r
ABr
ABrr −−
−−=
Características de deformabilidadeMétodo da Shell
19
Características de deformabilidadeMétodo da JAE
0,40≈ 1,2 × E camada inferiorSS
0,35≈ 1,5 × E camada inferiorGN
0,35≈ 2 × E camada inferiorSbG
0,35≈ 2 × E camada inferiorBG
0,35≈ 2,5 × E camada inferiorBGr
Coeficiente de Poisson (ν)Módulo de deformabilidade (E)Código
Quadro 5.2 do Manual de Concepção de Pavimentos para a Rede Rodoviária Nacional (JAE, 1995)
Materiais granulares
Tipologias:
• Material britado recomposto em central (BGr)
• Material britado sem recomposição (tout-venant) aplicado em camada de base (BG)
• Material britado sem recomposição (tout-venant) aplicado em camada de sub-base (SbG)
• Material não britado (GN)
• Solo seleccionado (SS)
20
r
p
h1, E1, ν1
h2, E2, ν2
En, νn
Camadas elásticas
Simetria de revolução
σz
σrσθ
Interface:aderênciaoudeslizamento
Modelo de BurmisterMétodo das camadas finitas
Análise estrutural
Ex: Programa ELSYM5 (Universidade de Berkeley)
21
Eixo padrão de 80 kN
226 mm 150 mm 226 mm
Carga F = 20 kNPressão de contacto σ = 500 kPa
250 mm 125 mm 250 mm
Carga F = 32,5 kNPressão de contacto σ = 662 kPa
Eixo padrão de 130 kN
F F F F
σ σ σ σ
Representação das acções
22
A passagem repetida dos veículos nos pavimentos conduz a dois tipos de extensões nos solos de fundação e nas misturas betuminosas:
– extensões reversíveis que se traduzirão em esforços de tracção na base das camadas betuminosas responsáveis pelo fenómeno de fadiga e, consequentemente, pela degradação por fendilhamento
– extensões permanentes que evoluem no tempo com a passagem do tráfego e contribuem para o aumento da profundidade das rodeiras
Pavimentos flexíveis
Critérios de dimensionamento
23
Estados limites de ruína:
• Fadiga das misturas betuminosasExtensão horizontal de tracção et na base das camadas betuminosas
• Deformações permanentesExtensão vertical de compressão ez no topo dos solos de fundação
ε – valor da extensãoεt - extensão horizontal de tracção na base das camadas
betuminosas (fendilhamento por fadiga)εz - extensão vertical de compressão no topo dos solos de
fundação (deformações permanentes)
N – número de aplicações de cargaa, b – parâmetros característicos dos materiais
bNa=ε
log N
log ε
Modelos de degradação:
Critérios de dimensionamento