ANÁLISES DO COMPORTAMENTO E DESEMPENHO DOS … · rice teste triaxial dinÂmico (mÓdulo de...
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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
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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Trin
ca
me
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(%
)
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
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Trin
ca
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(%
)
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!