ANÁLISES DO COMPORTAMENTO E DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS DA VIA040JUIZ DE FORA / MG A BRASÍLIA / DF

X WORKSHOP DO RDT

INTRODUÇÃO

- Função do conjunto de camadas frente aação do tráfego, clima e drenagem.

DESEMPENHO

- Não existe ruptura súbita

- Lenta progressão de defeitos ao longo dos anos

Função da:

MECANISMO DE RUPTURA

deformações elásticas

trincamento por fadiga

REPETIÇÃO DE DEFORAÇÕES RESILIENTES

deformações plásticas

ATR, deformação permanente

ACÚMULO DE DEFORMAÇÕES PERMANENTES

Deformações resilientes e acumulo de deformações permanentes

DEFORMAÇÕES

- Módulo de Resiliência (MR) de materiais parautilização de métodos

mecanístico-empíricos

- pressupõe a existência de fatores campo-laboratório.

MÉTODO MECANICISTA

Carregamento aplicado em laboratório não reproduz a ação do tráfego em campo

Deformações resilientes e acumulo de deformações permanentes

FATOR CAMPO-LABORATÓRIO

Modelos com base em resultados de Monitorações e Experimentos

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Trin

ca

me

nto

(%

)

Anos

Evolução do Trincamento

PREVISÃO DE DESEMPENHO

- Busca gradativa de um entendimento maisanalítico do problema

- Redução da parcela do empirismo que éinevitável

- Compreensão do comportamento edesempenho dos pavimentos

- Capacitação Técnica

OBJETIVOS

ALCANCE DOS OBJETIVOS

conhecimento de cada segmento por ano:- Características- Intervenções (Série Histórica)- Estrutura dos pavimentos (espessura e tipos de

materiais)- Tráfego (Vol., Classif. e pesagem)- Parâmetros das Condições Funcional (LVC, IRI,

VSA), Estrutural (Bacia de Deflexão e ATR) eAderência

- Geologia-Geotecnia

BANCO DE DADOS

Dados de Monitoração:

- DNER / DNIT1997, 1998, 1999, 2001, 2007, 2008, 2011, 2013 e2014

- Via 0402013, 2014, 2015

SÉRIE HISTÓRICA

Determinação das espessuras das camadas dos pavimentos e materiais com uso do GPR

ESTRUTURA DO PAVIMENTO

SGD

SGD

GeorreferenciamentoElaboração gráfica do eixo estaqueado

GEOMETRIA DA RODOVIA

Índices de Geometria Horizontal IGH e Vertical IGV

GEOMETRIA DA RODOVIA

NÍVEIS DE DEGRADAÇÃO DO PAVIMENTO

Avaliações ao longo da rodovia em dias chuvosos e secos, com uso de informática

É boa

CONDIÇÕES DE DRENAGEM DO PAVIMENTO

Tráfego e

Carregamento

TIPOLOGIA DO TRÁFEGO

SEGMENTOS DE TRÁFEGO

Subtrechos Homogênos

Auxílio para definição das Unidade de Amostragem

Método das diferenças acumuladas (AASTHO, 1993) Deflexão

SUBTRECHOS HOMOGÊNEOS

Método das diferenças acumuladas (AASTHO, 1993) Deflexão (estrutural) x Trincamento (funcional)

SUBTRECHOS HOMOGÊNEOS

Método das diferenças acumuladas (AASTHO, 1993) Deflexão (estrutural) x Trincamento (funcional)

SUBTRECHOS HOMOGÊNEOS

Método das diferenças acumuladas (AASTHO, 1993) Deflexão (estrutural) x Trincamento (funcional)

SUBTRECHOS HOMOGÊNEOS

Laboratório de

Pavimentação

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

31

GRANULOMETRIA SIMPLES E

POR SEDIMENTAÇÃO

LIMITES DE ATTERBERG (LIQUIDEZ E PLASTICIDADE)

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

32

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR),

EXPANSÃO E COMPACTÇÃO

PERMEABILIDADE

CARGA

CONSTANTE

PERMEABILIDADE

CARGA VARIÁVEL

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

33

RICE TESTETRIAXIAL DINÂMICO

(MÓDULO DE RESILIÊNCIA)

ENSAIOS EM CAMPO

34

EXTRAÇÃO COM SONDA

ROTATIVA

CBR IN SITU

TEOR DE UMIDADE

MÉTODO SPEEDY

ENSAIOS EM CAMPO

35

DENSIDADE IN SITU

(BRUCUTU)

DENSIDADE IN SITU

(FRASCO DE AREIA)

ENSAIOS EM CAMPO

36

PERMEABILIDADE IN SITU

MICRO TEXTURA

(PÊNDULO BRITÂNICO)

MACRO TEXTURA

(MANCHA DE AREIA)

ENSAIOS EM CAMPO

37

AFUNDAMENTO DE TRILHA DE

RODA COM TRELIÇA

LEVANTAMENTO DEFLECTOMÉTRICO

COM VIGA BENKELMAN

Ensaios dinâmicos ou de cargas repetidas dos solos, misturas asfálticas, materiais granulares

fornecem parâmetros de deformabilidadenecessários ao dimensionamento.

Ensaios de fadiga na mistura asfáltica do revestimento, visando obter, no futuro, fatores laboratório-campo para estimativa da vida de

fadiga dos pavimentos.

ENSAIOS

- Além das contagens e pesagens de veículos,

Monitorações completam o quadro de dados

necessários à calibração dos modelos de

previsão de desempenho

- Funcional

- Aderência

- Estrutural

MONITORAÇÃO DO DESEMPENHO

BACIAS DE DEFLEXÃO

LVC

ATR – AFUNDAMENTO EM TRILHA DE RODA

IRI – ÍNDICE DE IRREGULARIDADE LONGITUDINAL

resistência aderrapagem

hidroplanagem, desgastepneus e ruídos

ADERÊNCIA

MODELO HDM-4

ALIMENTAÇÃO DO HDM-4

CONDIÇÕES FUNCIONAIS E DE SEGURANÇA

INTERFACE DO BANCO DE DADOS COM O HDM-IV

Modelos com base no comportamento real da rodovia BR-040

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Trin

ca

me

nto

(%

)

Anos

Evolução do TrincamentoTrincamento sem calibrar o HDM-4

Resultados das monitorações anuais

Modelo ajustado

CALIBRAÇÃO DOS MODELOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO

Tomadas de decisão corretas

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Trin

ca

me

nto

(%

)

Anos

Evolução do TrincamentoTrincamento sem calibrar o HDM-4

Resultados das monitorações anuais

Intervenção antes da hora (planejamento inadequado)

ok

Limite definido (20%)

CALIBRAÇÃO DOS MODELOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO

UAs são trechos considerados representativos das características e condições de um conjunto

de segmentos homogêneos

Avaliar o comportamento do pavimento e calibrar modelos de previsão de desempenho

UNIDADES DE AMOSTRAGEM UAS

Deflexão Máxima

Do ≤ 50 - Ótimo

50 < Do ≤ 70 - Bom

70 < Do ≤ 100 - Regular

Do > 100 - Ruim

Trincamento

TR = 0% - Ótimo

0 < TR < 5% - Bom

5% ≤ TR < 25% - Regular

25% ≤ TR < 35% - Ruim

TR ≥ 35% - Péssimo

IRI

IRI < 3 - Bom

3 ≤ IRI < 4 - Regular

4 ≤ IRI < 5,5 - Ruim

IRI ≥ 5,5 - Péssimo

ATR

0 ≤ ATR < 2 - Ótimo

2 ≤ ATR < 5 - Bom

5 ≤ ATR < 15 - Regular

15 ≤ ATR < 25 - Ruim

ATR ≥ 25 - Péssimo

Espessura CA

CA ≤10

10 < CA ≤ 15

15 < CA ≤ 20

CA > 20

Unidade de Federação Região Climática Geomorfologia Tráfego

HIERARQUIZAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS E CONDIÇÕES DA RODOVIA

UA01 97,625 GO 30,3 6,80 12,8 0,84 1,9 Planalto

UA02 52,065 MG 9,1 5,60 18,2 1,54 2,0

UA03 153,25 MG 15,3 12,40 17,4 3,07 2,0

UA04 260,47 MG 22,4 6,90 18,8 2,78 2,1

UA05 352,55 MG 37,3 9,90 20,7 2,09 1,7

UA06 407,65 MG 38,0 16,50 16,2 2,28 3,3

UA07 574,6 MG 32,6 31,70 13,1 0,61 1,5

UA08 644,77 MG 49,1 11,60 8,5 0,73 1,7

UA09 708,65 MG 30,0 6,80 18,7 1,75 2,6

UA10 769 MG 103,7 17,60 11,7 0,88 2,5

Esp. CA

(cm)ATR (mm)

IRI

(m/km)

Quadrilátero

Ferrífero

Campo das

Vertentes

Patamares Rio

São Francisco /

Tocantins

Depressões e

Chapadas São

Franscisco/BH

Compartimento

GeomorfológicoTR (%)UA km UF

Do

(0,01mm)

UNIDADE DE AMOSTRAGEM

LOCALIZAÇÃO DAS UAS

ESTRUTURA DO PAVIMENTO

SERRA DA MANTIQUEIRA

QUADRILÁTERO FERRÍFERO

TRANSIÇÃO PARA CERRADO

CERRADO

30,3

9,115,3

22,4

37,3 38 32,6

49,1

30

103,7

0

20

40

60

80

100

120

UA

-01

UA

-02

UA

-03

UA

-04

UA

-05

UA

-06

UA

-07

UA

-08

UA

-09

UA

-10

Def

lexã

o e

m 2

01

5 (

0,0

1m

m)

Unidades de Amostragem

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

De

fle

xão

(x 0

,01

mm

)

Distância do Ponto de Aplicação da Carga (cm)

Bacias de Deflexão

UA-01 UA-02

UA-03 UA-04

UA-05 UA-06

UA-07 UA-08

UA-09 UA-10

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 20 40 60 80 100 120

De

fle

xão

No

rma

liza

da

Distância do Ponto de Aplicação da Carga (cm)

Bacias de Deflexão Normalizadas

CONDIÇÃO ESTRUTURAL

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Def

lexã

o (x

0,0

1mm

)

Distância do Ponto de Aplicação da Carga (cm)

UA - 06

B1 B2

B3 B4

B5 B6

B7 Média + DP

Média - DP

MR POR RETROANÁLISE

MR = 560,49σ30,4114

R² = 0,7991

10

100

1000

0,01 0,1 1

MR

(M

Pa

)

Tensão Confinante (MPa)

MR x Tensão Confinante

MR = 379,94σd0,3458

R² = 0,928910

100

1000

0,01 0,1 1

MR

(M

Pa

)

Tensão Desvio (MPa)

MR x Tensão Desvio

y = 295,74θ0,4238

R² = 0,93991

10

100

1000

0,01 0,1 1

MR

(M

Pa

)

θ (MPa)

MR x θ

MR POR ENSAIOS DE CARGA REPETIDA

Tensão Desvio (σd) R² Tensão Confinante (σ3) R² θ = σ1 + 3σ3 R²

Base MR = 359,78σd-0.128 0,51 MR = 316,77σ3

-0,146 0,41 MR = 292,46θ0,1218 0,26

Reforço do

Sub-leitoMR = 461,33σd

0.3888 0,75 MR = 933,02σ30.5557 0,96 MR = 373,01θ0,5306 0,96

7 Base MR = 318,21σd 0.1221 0,24 MR = 377,74σ3

0.1568 0,24 MR = 294,41θ0,1576 0,27

Base MR = 155,83σd 0.182 0,54 MR = 99,436σ3

0.0136 0 MR = 118,3θ0,1302 0,15

Sub-base MR = 379,94σd0.3458 0,93 MR = 560,49σ3

0.4114 0,8 MR = 295,74θ0,4238 0,948

Modelos de Comportamento Tensão-DeformaçãoUA Camada

4

Menor Maior

Base 535 414,2 753,8 A-2-4 193,1 - 258,6

Reforço do

Sub-leito315 109,0 340,1 A-2-4 193,1 - 258,6

7 Base 225 198,3 383,9 A-1-b 244,8 - 275,8

Base 93 81,4 124,5 A-1-a 265,4 - 289,6

Sub-base 160 118,8 289,9 A-1-b 244,8 - 275,88

UA

4

MREnsaio (MPa) Classificação

H.R.B.

Faixa de Valores do MR

(Ferreira, 2008) - (MPa)Camada

MRRetroanálise

(MPa)

MR - ANÁLISE COMPARATIVA

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

De

fle

xão

No

rma

liza

da

Ano

UA01 UA02 UA03

UA04 UA05 UA06

UA07 UA08 UA09

UA10

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

Tri

nca

me

nto

No

rma

liza

do

Ano

UA01 UA02 UA03

UA04 UA05 UA06

UA07 UA08 UA09

UA10

PREVISÃO DE DESEMPENHO

Compatibilizar a deformabilidade dos materiaisque trabalham em conjunto

Tensão Deformação

COMPATIBILIZAÇÃO ESTRUTURAL

Progressão do trincamento

Tomada de decisão precoce ou tardia em função do uso de um modelo (curva) não representativo

Limite definido

Modelos de Trincamento

Anos

Trin

cam

ento

(%

)

MODELOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO DO HDM-4

As análises dos Dados das Monitorações e Ensaios ajudarão a compreender o

desempenho dos pavimentos e definir os fatores campo-laboratório

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Utilidade do HDM-4:

- Confiabilidade dos Dados de Entrada;

- Monitoração Sistemática;

- Análise Crítica dos Resultados;

- Calibração dos Modelos de Desempenho

CONSIDERAÇÕES FINAIS

GEORREFENCIAMENTO DO EIXO E BANCO DE DADOS

OBRIGADO!