MECNICA DOS PAVIMENTOS

AULA II - FUNDAMENTOS DO MTODO MECANSTICO DE

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS

Prof: Carlos Filho, M.Sc

Dimensionamento Mecanstico

FatoresAmbientais

Trfego MateriaisDisponveis

TcnicasConstrutivas

Parmetrosde Projeto

Variabilidadede cada item

Mtodo de Clculode Tenses

( e )

Parmetros deAcompanhamentodo Desempenho

Deciso Finaldas espessuras

Comparao entreVida Estimada e de Projeto

Estimativa de Vida til

Espessuras Adotadas

No Satisfaz

Satisfaz

FATORES CLIMTICOS NO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOSFATORES CLIMTICOS NO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS

ELEMENTOSDO CLIMA

mdia da atmosfera (TMA) temperatura oscilao diria e peridica da TMA

extremos mximos e mnimos

pluviosidade precipitao mdia anual mximos e mnimos mensais

FATORESDO CLIMA

latitude geogrfica altitude

- inclinao slida - cobertura vegetal

base - gelo e neve lquida - proximidade do mar

CLIMACLIMACONJUNTO DE FATORES

METEOROLGICOS QUE CARACTERIZAM O ESTADO MDIO DA ATMOSFERA E SUA

EVOLUO EM DETERMINADO LUGAR

REGIO TROPICAL CLIMA TROPICALREGIO TROPICAL CLIMA TROPICAL

PREDOMINNCIA DECLIMAS TROPICAIS MIDOS

temperatura mdia anual > 18 Ctemperatura mdia anual > 18 C pluviosidade > 1.500 mm/anopluviosidade > 1.500 mm/ano sem congelamento do subsolosem congelamento do subsolo

REGIO REGIO GEOGRFICAGEOGRFICA

TROPICALTROPICAL

Trpico de CapricrnioTrpico de Capricrnio

NDICE DE UMIDADE NDICE DE UMIDADE -- (IM)(IM)

(Ref:(Ref:Thornthwaite Moisture IndexThornthwaite Moisture Index -- TMI)TMI)

10060 ..ETP

DEFEXCIM EXCEXC -- excedente anual de gua excedente anual de gua DEFDEF -- dficit anual de guadficit anual de guaETPETP -- evapotranspirao potencial anualevapotranspirao potencial anual

W = C + P - ETw w umidade num tempo qualquerumidade num tempo qualquerC C capacidade de campocapacidade de campoP P precipitaoprecipitaoET ET evapotranspiraoevapotranspirao

P P -- ET > 0 ET > 0 excedente de gua (EXC)excedente de gua (EXC)P P -- ET < 0 ET < 0 deficiente de gua (DEF)deficiente de gua (DEF)

J F M A M J J A S O N DJ F M A M J J A S O N D

100100

200200

300300

mmmm

precipitaoprecipitao

evapotranspiraoevapotranspirao

excessoexcesso

deficinciadeficincia

BALANO HDRICOBALANO HDRICO

IM > 100 IM > 100 clima muito midoclima muito mido20 < IM < 100 20 < IM < 100 clima mido e subclima mido e sub--midomido0 < IM < 20 0 < IM < 20 clima secoclima seco

IM < 0 IM < 0 clima semiclima semi--rido e ridorido e rido

NDICE DE UMIDADE NDICE DE UMIDADE -- (IM)(IM)

J F M A M J J A S O N DJ F M A M J J A S O N D

100100

200200

300300

mmmm

precipitaoprecipitao

evapotranspiraoevapotranspirao

excessoexcesso

deficinciadeficincia

RIO DE JANEIRO RIO DE JANEIRO IM = + 5IM = + 5MANAUS MANAUS IM = + 33IM = + 33integrandointegrando--se ms a msse ms a ms

BRASILBRASIL clima mido clima mido 52%52% clima semi clima semi -- mido mido 20%20% clima super clima super -- mido mido 17%17% clima semi clima semi -- rido rido 11%11%

EFEITO DA TEMPERATURAEFEITO DA TEMPERATURA

RIGIDEZ DO REVESTIMENTORIGIDEZ DO REVESTIMENTO (deformabilidade) = f ((deformabilidade) = f (TemperaturaTemperatura))

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 242 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24horas do diahoras do dia

2020

3030

1010

4040

5050

6060

7070TTsupsup

TT5 cm5 cmTT10 cm10 cm

TTarar

TempTempCC

pontos de mximos nopontos de mximos nocoincidem no tempocoincidem no tempo

5 cm5 cm

10 cm10 cm

15 cm15 cm

20 cm20 cm

Temp CTemp C20 24 28 32 36 4020 24 28 32 36 40

12 horas12 horas

18 horas18 horas

T T --

T +T +

menores variaes de menores variaes de T com a profundidadeT com a profundidade a 20 cm pouca variao a 20 cm pouca variao TT gradiente trmico variando de + parra gradiente trmico variando de + parra --ao longo do diaao longo do dia

ESTIMATIVA DA TEMPERATURAESTIMATIVA DA TEMPERATURA

BarberBarber(1957)(1957)

CHCarctgxCt262.0sen

CCH

eHTTT 2/122

xC

Vm

T = temperatura do pavimento profundidade xT = temperatura do pavimento profundidade xMottaMotta(1980)(1980)

Previso da temperatura na superfcie dos pavimentos em algumas cidades brasileriasPreviso da temperatura na superfcie dos pavimentos em algumas cidades brasilerias

ProgramaProgramaSHRPSHRP

ar

ar

TTlatlatTT

min

max ..... 781795450242228900061802

Mtodo de Mtodo de SouthgateSouthgate

T(y,t) = f(Tar, Tsup)T(y,t) = f(Tar, Tsup)

T superfcie + mdia das temperaturas T superfcie + mdia das temperaturas do ar nos cinco dias anterioresdo ar nos cinco dias anteriores

TT

z = 15 cmz = 15 cm

z = 10 cmz = 10 cmz = 10 cmz = 10 cm

nmero NN= 365. VMD.P.FVFV por veculo ou por tipo de eixoFV= FE x FC

FC diferentes

Formas de considerar o trfego

TRFEGOTRFEGO

CLASSIFICAO DOS VECULOSCLASSIFICAO DOS VECULOS

Cargas mximas legais (kg)Cargas mximas legais (kg)(Lei n 7408 )(Lei n 7408 )

eixo simpleseixo simplesroda simplesroda simples

eixo simpleseixo simplesroda duplaroda dupla

eixo tandemeixo tandemduploduplo

eixo tandemeixo tandemtriplotriplo

peso total dopeso total doveculoveculo

6.0006.000 6.7506.750

10.000 10.000 11.50011.500

17.850 17.850 19.35019.350

26.70026.700 29.03029.030

47.25047.250

comcommultamulta

Contagem volumtrica classificatria dos Contagem volumtrica classificatria dos veculos comerciais (DNER):veculos comerciais (DNER):

3 dias consecutivos de contagem durante3 dias consecutivos de contagem durante24 horas e de pesagem durante 8 horas24 horas e de pesagem durante 8 horas

TRFEGOTRFEGO

POSSIBILIDADESDE CONSIDERAO

TRFEGOTRFEGOCONSTANTECONSTANTE

VECULOVECULOCONSTANTECONSTANTE

TRFEGO E VECULOTRFEGO E VECULOVARIVEISVARIVEIS

h = f(Pmax)h = f(Pmax)Transformao do trfego emTransformao do trfego emcarga de roda simples equivalentecarga de roda simples equivalente

h = f(N)h = f(N)Transformao do trfego emTransformao do trfego emn de repeties do eixo padron de repeties do eixo padro

P = 18.000 lbP = 18.000 lb

h = f(Pi,Ni)h = f(Pi,Ni)

(Mtodo USACE)(Mtodo USACE)

(Mtodo DNER)(Mtodo DNER)

(Mtodo PCA)(Mtodo PCA)

hh

subleito

ESWLESWL

APLICAOAPLICAO aeroportosaeroportos

Rv p/ carga pesada e pouco trfegoRv p/ carga pesada e pouco trfego

APLICAOAPLICAO maioria dos mtodos semimaioria dos mtodos semi--empricosempricos

Mtodos mecansticosMtodos mecansticos

Mdulo de Resilincia de solos e britas

Por definio:Mdulo de resilincia de um solo a relao

entre a tenso desvio ( d ) aplicada repetidamente e a deformao elstica axial (a ) resultante, para uma certa condio de ensaio ( nmero de repeties da carga, tempo de aplicao, frequncia, umidade, densidade, tipo de compactao, etc)

MR= d / aEnsaio: triaxial dinmico DNER ME 131/94

DEFORMABILIDADE DE SOLOS E AGREGADOSDEFORMABILIDADE DE SOLOS E AGREGADOS

LIMITAES DOSLIMITAES DOSENSAIOS ESTTICOS ENSAIOS ESTTICOS

CONVENCIONAISCONVENCIONAIS

1) pequenas deformaes na ruptura2) CBR ruptura localizada3) pavimentos carregamento repetido

00

ENSAIO TRIAXIAL DINMICOENSAIO TRIAXIAL DINMICO

3 = conste

1 = 3 + d = varivel

PULSOS DE CARGA

0.1 s0.9 s

Freqncia do ensaio = 1 Hz

d

t

ENSAIO TRIAXIAL DE CARGA REPETIDAENSAIO TRIAXIAL DE CARGA REPETIDA

LVDTLVDT

CILINDRO DECILINDRO DEPRESSOPRESSO

AR COMPRIMIDOAR COMPRIMIDO

CLULA TRIAXIALCLULA TRIAXIAL

hh15 3015 3010 2010 207.5 157.5 155 105 10

h

A deformabilidade elstica dos solos compactados Em geral altamente dependente do

estado de tenses: E no linear Portanto necessrio se definir modelos

de comportamento resiliente de solosf(3, d)

que variam com a natureza do solo, densidade, umidade e grau de saturao

MODELOS DE COMPORTAMENTO RESILIENTE

Classificao das caratersticas resilientes dos solos

3

MMRR

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

1.000

3.000

4.000

DNER PRO 269/94 - Projeto de Restaurao de Pavimentos Flexveis------- TECNAPAV -------

f(CBR, % silte)

2.000

II

IIII

IIIIII

% silte% silte

35 35 a 65 35 35 a 65 6565CBRCBR

1010

6 a 96 a 9

2 a 52 a 5

I II III

II II III

III III III

CARACTERSTICAS RESILIENTES DOS SOLOS

SOLOS GRANULARESSOLOS GRANULARES

log log 33

log Mlog MRR

0.01 0.1 1.0 10 100

10

1.000

10.000

100

KK221KK11

231K

R KM

modelo linear(escala log-log)

CARACTERSTICAS RESILIENTES DOS SOLOS

TENDNCIATENDNCIAATUALATUAL

log log