Aula 2 - Princípios Método Mecanístico

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  • 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