Retro an Alise

7/30/2019 Retro an Alise

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AVALIAO ESTRUTURAL DEAVALIAO ESTRUTURAL DEPAVIMENTOS PORPAVIMENTOS POR

RETROANLISERETROANLISE

Autor: Mauricio Luiz de Oliveira FrancoAutor: Mauricio Luiz de Oliveira Franco


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Tema largamente difundido Presena constante em encontros tcnicos

Defendido por muitos, mas criticado

Excelente ferramenta no processo no destrutivo

Muito utilizada no cenrio internacional

Novos programas de retroanlise

HISTRICO E BASE DO PROCESSO


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MDULO DE RESILINCIA, TENSES,MDULO DE RESILINCIA, TENSES,

DEFORMAES E DESLOCAMENTOS NASDEFORMAES E DESLOCAMENTOS NASCAMADAS DO PAVIMENTOCAMADAS DO PAVIMENTOBoussinesq (1885) , clculos de tenses eBoussinesq (1885) , clculos de tenses e

deformaes nos pavimentos, carga concentradadeformaes nos pavimentos, carga concentradavertical, em meio semi-infinito, elstico, homogneo evertical, em meio semi-infinito, elstico, homogneo eisotrpicoisotrpico

Prof. Donald M.Prof. Donald M. BurmisterBurmister (1943 e 1945) , clculo de(1943 e 1945) , clculo detenses e deformaes em sistemas de duas e trstenses e deformaes em sistemas de duas e trs

camadas, para materiais elsticos, isotrpicos ecamadas, para materiais elsticos, isotrpicos ehomogneos, em meio semi-finito e levando-se emhomogneos, em meio semi-finito e levando-se emconta a lei deconta a lei de HookeHooke

Francis Hveem (1951) , primeiro estudo sistemtico

da deformabilidade dos pavimentos, valoresmximos admissveis de deflexes para a vida defadigaRESILIRESILINCIANCIA (1955),(1955), repetiore

petiodo carregamento, defeitos tinham origem nado carregamento, defeitos tinham origem na fadigafadi

gado revestimento, devido a repetio de pequenasdo revestimento, devido a repetio de pequenas

deformaesdeforma

esplsticasplsticas


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3

1

1

3

h = h / h e = / = / h Poisson

d = 1 - 3

r = h / h Mr = d / r

Mdulo deResilincia

Solos

Ensaio Triaxial


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y

X

F

F

Compresso

Trao

x = 2F / td

y = - 6F / td

Mdulo deResilincia

Ensaio de compressodiametral

Mr = x/ t

Misturas asflticas


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Os valores dos coeficientes de Poisson, comumenteutilizados so: Concreto Betuminoso Usinado a Quente: 0,25 Bases Granulares: 0,35

Bases Cimentadas: 0,18 Bases Aditivadas com Cal: 0,20 Solos: 0,45


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Tenses, Deformaes e DeslocamentosTenses, Deformaes e Deslocamentos

Dmax

t

tc

v

v

revestimento

base

sub-base

subleito


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Clculo de Tenses, Deformaes eClculo de Tenses, Deformaes eDeslocamentosDeslocamentos

Existem muitos programasExistem muitos programas

Para esta apresentaPara esta apresentao enfocaremos doiso enfocaremos doisprogramas de fprogramas de fcil obtencil obteno, podem ser baixadoso, podem ser baixadospela Internetpela Internet

ELSYM5ELSYM5

EVERSERIESEVERSERIES


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ProgramaPrograma ELSYM5ELSYM5 ElasticElastic LayeredLayered SystemSystem

Universidade da Califrnia em BerkeleyUniversidade da Califrnia em Berkeley

KOOPERMANNKOOPERMANN etet al (1985) e patrocinado pelo FHWAal (1985) e patrocinado pelo FHWABurmisterBurmister

10 (dez) cargas, obtendo-se tenses e deformaes10 (dez) cargas, obtendo-se tenses e deformaes

em vrios pontos e tambm a bacia de deformaoem vrios pontos e tambm a bacia de deformao mmximo 5 camadasximo 5 camadas


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ProgramaPrograma EVERSERIES Pavement AnalysesEVERSERIES Pavement Analyses

ProgramsPrograms

WashingtonWashington StateState DepartmentDepartment ofof TransportationTransportation(WSDOT), a partir de p(WSDOT), a partir de programarograma do WESLEA do WESLEA WaterswaysWatersways Experiment Station, U.S. Army Corps ofExperiment Station, U.S. Army Corps ofEngineersEngineers

Apresenta trs programas independentesApresenta trs programas independentes

EVERSTRESS , EVERPAVE e EVERCALCEVERSTRESS , EVERPAVE e EVERCALC Similaridade com oSimilaridade com o ELSYM5ELSYM5


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Programa EVERSTRESS Programa EVERSTRESS LayeredLayered ElasticElasticAnalysisAnalysis

determina as tenses, deformaes edetermina as tenses, deformaes e

deslocamentos em um sistema de camadasdeslocamentos em um sistema de camadaselsticas semi-infinitaselsticas semi-infinitas

analisa estruturas contendo no mximo 5 (cinco)analisa estruturas contendo no mximo 5 (cinco)camadas, 20 (vinte) cargas e 50 (cinqenta) pontoscamadas, 20 (vinte) cargas e 50 (cinqenta) pontos

de avaliaode avaliao


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Programa EVERPAVE Programa EVERPAVE PavementPavement OverlayOverlayDesignDesign

programa de dimensionamento de pavimentosprograma de dimensionamento de pavimentos

baseado nos defeitos provenientes da fadiga porbaseado nos defeitos provenientes da fadiga portrincamentotrincamento ee trilhamentotrilhamento de rodasde rodas

fornecendo as espessuras necessrias parafornecendo as espessuras necessrias parasuportar os danos causados pelo trfegosuportar os danos causados pelo trfego

Programa EVERCALC Pavement Backcalculation

programa que estima os mdulos resilientes dascamadas do pavimento

mximo 5 camadas


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AVALIAO ESTRUTURAL DE PAVIMENTOSAVALIAO ESTRUTURAL DE PAVIMENTOS

dois processos : ensaios destrutivos e ensaios nodois processos : ensaios destrutivos e ensaios no

destrutivosdestrutivos

Ensaios Destrutivos

caracterizam-se pela retirada de amostras paraensaios em laboratrio, identificao dos materiais,espessuras das camadas, condies em que se

encontram, tendo como deficincia a inutilizao dolocal


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Ensaios No DestrutivosEnsaios No Destrutivos

O elemento principal para iniciar a avaliaoO elemento principal para iniciar a avaliao

estrutural de pavimentos, o levantamentoestrutural de pavimentos, o levantamentodeflectomtricodeflectomtrico, ou seja, medir as deflexes, ou seja, medir as deflexesocorridas no pavimento quando sujeito ao doocorridas no pavimento quando sujeito ao dotrfegotrfego

Deformada, deformada completa, bacia deDeformada, deformada completa, bacia dedeflexo, bacia de deformaodeflexo, bacia de deformao

Deflexo mximaDeflexo mxima

Raio de CurvaturaRaio de Curvatura


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Bacia de Deformao

0,0010,0020,00

30,00

0 20 40 60 80 100 120 140

Sensores (cm da carga)

D

eflex

es

m

m

/100

P


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Tipos de Aparelhos de Medio de Deflexes

Medidores EstMedidores Estticosticos

Ensaio de PlacaEnsaio de Placa VigaViga BenkelmanBenkelman VigaViga BenkelmanBenkelman AutomatizadaAutomatizada

Medidores VibratMedidores VibratriosriosDynaflectDynaflectRoadRoad RaterRater

Medidores de Pulso Falling Weight Deflectometer (FWD)


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Medidores de Deflexo Utilizados no BrasilMedidores de Deflexo Utilizados no BrasilVigaViga BenkelmanBenkelman

A.C.A.C. BenkelmanBenkelman durante os testes da WASHOdurante os testes da WASHO RoadRoad

TestTest(1953 )(1953 )DNER-ME 24/94 (DNER, 1994) e DNER-ME 61/94DNER-ME 24/94 (DNER, 1994) e DNER-ME 61/94

(DNER, 1994)(DNER, 1994)


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Medida de Deflexo com oMedida de Deflexo com o FallingFalling WeightWeight

DeflectometerDeflectometer (FWD)(FWD)

DNER PRO 273/96 (DNER, 1996)DNER PRO 273/96 (DNER, 1996)

DynatestDynatest FWD e oFWD e o KuabKuab FWDFWD


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CONVERSO DEFLEXES FWD PARA VIGACONVERSO DEFLEXES FWD PARA VIGA

BENKELMANBENKELMAN

inmeras formulaes

trabalhos de ps-graduao

estruturas especficas

Manual de Reabilitao de Pavimentos Asflticos doDNIT (1998)

DB = 20,645 x (DFWD 19)0.351


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CORREO DAS DEFLEXES PELACORREO DAS DEFLEXES PELA

TEMPERATURA DO PAVIMENTOTEMPERATURA DO PAVIMENTO

CAP material viscoso que muda de comportamentoCAP material viscoso que muda de comportamentocom a variacom a variao da temperaturao da temperatura

medidas com o FWD e tambm com a vigamedidas com o FWD e tambm com a vigaBenkelmanBenkelman, devem ser ajustadas pela temperatura do, devem ser ajustadas pela temperatura dopavimentopavimento

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Temperatura, F

Fato

rdeAjust

12 pol

8 pol

4 pol

2 pol

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Temperatura, F

FatordeAjust

12 pol

8 pol

4 pol

2 pol

bases granularesbases cimentadas

Adaptao de AASHTO, 1993


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O que umaO que uma retroanliseretroanlise??

Programa

Carga

Estrutura doPavimento

Espessura Poisson Mdulo Tipo

Pontos

Tenses, deformaese deslocamentos

Bacia de deformao


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PROGRAMAS DE RETROANLISEPROGRAMAS DE RETROANLISE

ProgramaPrograma ELSYM5 Elastic Layered System eELSYM5 Elastic Layered System e

Programa EVERCALC Programa EVERCALC PavementPavement BackcalculationBackcalculationBacias de deformaoBacias de deformaoAjustamento de TemperaturasAjustamento de TemperaturasCarga: 4.100 quilosCarga: 4.100 quilosPresso: 5,7Presso: 5,7 kg/cmkg/cmPontos de estudoPontos de estudo Raio de aplicaRaio de aplicao de carga: 15,0 cmo de carga: 15,0 cm

Coeficiente de PoissonCoeficiente de Poisson Espessura e tipo das camadasEspessura e tipo das camadas


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aceitao para a bacia de deformao

Do e D1 = mais ou menos 10% D2 e D3 = mais ou menos 30%

D4, D5 e D6 = mais ou menos 50%

RMS (Root Mean Square) ou RMSE (Root Mean SquareError)

RMS ERROR = [[[[1/n . (100 . (dc dm) / 2)2]]]]1/2

Onde: dc a deformada de campo

dm a deformada por retroanlisen o nmero de sensores do FWD ou viga


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Bacias na Retroanlise

0,00

10,00

20,00

30,00

0 20 40 60 80 100 120 140

Sensores (cm da carga)

Deflexes

(mm/

100)

Def. mdia

Retro mdia

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 ERROSH 01 Mdia 22,86 15,76 11,49 7,80 5,46 3,16 1,50

25,14 17,33 14,94 10,15 7,10 4,74 2,2520,57 14,18 8,05 5,46 3,83 1,58 0,75

Retroanlise 22,58 16,17 11,93 7,51 5,01 2,90 1,70 7,23

Intervalo de

aceitao

PROGRAMA EVERSTRESS LAYERED ELASTIC ANALYSIS


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O que temos de resultado?O que temos de resultado?

mmdulos, tensdulos, tenses, deformaes, deformaes e deslocamentoses e deslocamentos

das camadas nos pontos por ndas camadas nos pontos por ns solicitadoss solicitados

O que fazer com estes resultados ?

atravs dos valores modulares verificao darigidez das camadas constituintes do pavimento

MDIA MNIMO MXIMO

(kgf/cm) (kgf/cm) (kgf/cm)

REVESTIMENTOS 29.000 11.300 58.200

BASES (*) 2.700 1.000 7.300

SUB-BASES 1.500 700 3.000

REFOROS

SUBLEITO

1.200 300 3.000

SUBLEITO 1.500 800 2.700

CAMADAS


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Aplicao de Carga Ensaio de Mdulo

0,1 s

0,9 s

M = /


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VIDA DE FADIGAVIDA DE FADIGA

vida de fadiga: determinar a quantidade devida de fadiga: determinar a quantidade derepeties do eixo padro que os pavimentos temrepeties do eixo padro que os pavimentos temcapacidade de suportarcapacidade de suportar

verificar a vida remanescenteverificar a vida remanescente

MODELOS DE FADIGA

Revestimento

Modelo Pinto e Preussler (DNER, 1994):

log D = 3,148 0,188 x log Nu

Modelo da AASHTO (AASHTO, 1986)

Na = fo (4,325 x 10-3

x t-3,291

x E1-0,854

) fo = 18,4


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Modelo Salomo Pinto (PINTO e PREUSSLER, 2002):

N = 1,21 x 10-8 x (1/t)2,66 x fo fo = 105

Modelo da USACE (TRICHS, 2002):

Nu = 5,63 x 105

x (1/)2,61

x fo fo = 104

Asphalt Institute (WSDOT, 1995):

log Nf = 15,947 - 3,291 x log (t /10-6) 0,854 x log (Eac/103)

Subleito

Asphalt Institute (WSDOT, 1995):Nf = 1,07 x 1018x (10-6/v)4,4843


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Bases Cimentadas

Modelo de De Beer et al (Trichs, 1993):N = 10 (7,19 0,899 x SSR)

SSR = t / r r = 10,5 kgf/cm

Exemplo de trabalho realizado

Estudo de vida remanescente

Atendimento a vida proposta em projeto

RODOVIA BR 376 T h M d i J d i d S l C mbi (km 209 000 220 500) 02 Norte


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RODOVIA BR-376 Trecho Mandaguari - Jandaia do Sul - Cambira (km 209.000ao 220.500) 02 Norte

Km 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Km 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

2 2 2 2 2 2 2 2 2

LD=91,7 0 LD=72,6 1 LD=45,1 1 LD=72,9 1 LD=58,1 1 LD=50,0 1 LD=36,7 1 LD=37,5 1 LD=63,1 1 LD=78,4

LE=73,7 9 LE=77,2 0 LE=48,6 1 LE=73,3 1 LE=51,7 2 LE=47,0 4 LE=48,9 6 LE=43,3 8 LE=57,2 9 LE=59,1

, , , , , , , , ,

5 4 2 9 9 3 3 0 6

6 4 0 8 6 0 4 4 0

* Restaurao anterior D Deflexes na pista direita* Geologia - Formao Serra Geral - deposio de lavas bsicas - Rochas baslticas - Solo argiloso E Deflexes na pista esquerda

* Nmero N AASHTO = 4,89 x 106 e USACE = 1,47 x 107 (Projeto)

ANTES DA RESTAURAO AP S RESTAURAO

Concreto Betuminoso Usinado a Quente Concreto Betuminoso Usinado a Quente

Brita Graduada Simples Binder

Basalto Decomposto

Solo Argiloso Cor vermelha

Racho

Solo Argiloso Cor vermelha

Cascalho DecompostoMoledo Decomposto

Argila Preta

7,0

A

p

s

A

n

t

e

s

A

n

t

e

s

5,0

5,0

6,04,0 5,0 4,0

6,0

A

p

s

23,0

10,0

19,0

10,0

18,0

15,0

32,0

11,0

21,0

15,0

25,0

10,0

25,0

12,0

20,0

15,0

27,0

16,5

26,5

10,5

50,0

segmento homogneo

espessuras e tipo de material

mdia das deflexes

MDULOS DE RESILINCIA (MPa)TRECHO 02 NORTE


31/35

SubtrechoD0

(mm/100)

DesvioPadro

(mm/100)

CV(%)

nEspessura

Revest.Antigo (cm)

REVEST.ANTIGO

BASE SUB-BASE REFORO SUBLEITO

1 47 13 28 29 10,5 3.618 300 64 147 1122 42 9 22 44 10,5 4.974 300 95 50 1433 24 5 22 38 16,5 5.287 192 215

4 39 8 22 37 16,5 4.108 106 1215 28 7 26 49 15,0 6.604 216 1516 26 7 27 65 15,0 5.585 500 45 1707 21 6 26 88 15,0 5.594 490 1768 21 4 17 16 11,0 8.000 500 500 1749 32 9 27 16 10,0 6.535 353 174

10 40 8 21 9 10,0 3.363 474 128

SubtrechoD0

(mm/100)

DesvioPadro

(mm/100)

CV(%)

nEspessuraRevest.

Novo (cm)

REVEST.NOVO

REVEST.ANTIGO

BASE SUB-BASE SUBLEITO

1 28 10 35 6 10,0 5.827 1.413 178 300 134

2 31 6 19 10 6,0 6.116 2.313 300 127 1483 26 8 28 8 4,0 8.000 2.194 202 1574 33 8 22 6 5,0 8.000 1.976 109 1165 22 7 32 10 4,0 8.000 3.818 382 1586 27 15 54 14 4,0 8.000 1.804 415 76 1507 20 6 27 20 4,0 8.000 2.462 500 1768 21 3 15 18 4,0 8.000 4.767 500 500 1699 24 3 11 16 6,0 8.000 3.759 315 201

10 31 7 23 10 7,0 3.061 2.641 300 152

SubtrechoD0

(mm/100)

Desvio

Padro(mm/100)

CV(%) n

Espessura

Revest.Antigo (cm)

REVEST.ANTIGO BASE SUB-BASE REFORO SUBLEITO

1 47 13 28 29 10,5 1.800 180 140 120 952 42 9 22 44 10,5 2.200 190 150 120 1203 24 5 22 38 16,5 2.200 250 2004 39 8 22 37 16,5 2.200 110 1255 28 7 26 49 15,0 2.500 340 1406 26 7 27 65 15,0 3.200 360 170 1507 21 6 26 88 15,0 3.500 420 1708 21 4 17 16 11,0 3.200 550 500 1709 32 9 27 16 10,0 2.500 300 170

10 40 8 21 9 10,0 2.000 300 125

SubtrechoD0

(mm/100)

DesvioPadro

(mm/100)

CV(%)

nEspessuraRevest.

Novo (cm)

REVEST.NOVO

REVEST.ANTIGO

BASE SUB-BASE SUBLEITO

1 28 10 35 6 10,0 1.800 1.800 170 250 1352 31 6 19 10 6,0 700 3.500 280 140 1483 26 8 28 8 4,0 100 2.500 250 1564 33 8 22 6 5,0 70 2.100 230 1115 22 7 32 10 4,0 500 3.500 480 1556 27 15 54 14 4,0 400 1.600 320 350 1427 20 6 27 20 4,0 80 2.500 550 1688 21 3 15 18 4,0 80 2.500 600 1659 24 3 11 16 6,0 80 1.600 600 195

10 31 7 23 10 7,0 80 1.600 450 150

ANTES

( )

ANTES

DEPOIS

EVERCALC

DEPOIS

ELSYM

5


32/35

subleito: similaridade entre os mdulos obtidos

pelos programas adotados, nas anlises antes e depoisdas restauraes; bases e sub-bases: foi constatada diferena entre osresultados apresentados pelos dois programas

utilizados; revestimentos: nenhuma similaridade entre osresultados obtidos pelos dois mtodos adotados. Osmdulos gerados pelo programa EVERCALC para

camadas de CAUQ so maiores que os gerados peloprograma ELSYM5


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VIDA

DE Pinto USACE AASHTO

FADIGA Revestimento Revestimento Revestimento Revestimento Subleito

02 NORTE 1,47E+07 1,47E+07 4,89E+06 4,89E+06 4,89E+06

1 3,98E+08 9,33E+09 3,39E+08 2,27E+06 3,77E+062 2,92E+07 1,09E+10 2,99E+07 2,04E+08 3,26E+22

3 1,51E+07 1,30E+11 6,99E+07 9,65E+08 5,47E+074 1,09E+07 6,49E+10 6,32E+07 1,26E+09 1,50E+075 4,52E+07 9,92E+09 6,86E+07 6,62E+07 7,68E+07

6 1,65E+07 6,00E+09 2,38E+07 3,61E+12 3,26E+22

7 2,80E+07 2,68E+11 1,81E+08 1,10E+09 1,41E+088 2,16E+07 2,40E+11 1,31E+08 6,18E+07 8,14E+08

9 1,51E+07 1,71E+10 8,46E+07 3,20E+09 3,67E+07

10 1,07E+07 6,58E+09 5,54E+07 2,37E+10 1,13E+07

MODELOS

Asphalt Institute

USACE = 1,47 x 107 AASHTO = 4,89 x 106

No atendimento: 1, 4, 10

02 N Mdulos de Resilincia Vida de fadiga


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02-N

Subtrecho Ligadas Base Sub-base Reforo Subleito Rev. antigo Ligadas Subleito

1 27.429 2.056 2.179 1.687 1.349 36.184 5,56E+05 2,01E+082 27.018 3.000 2.032 500 1.531 49.742 3,31E+05 1,07E+18

3 26.613 2.337 1.569 52.866 5,87E+05 4,74E+07

4 27.680 1.412 1.145 41.078 4,19E+05 1,88E+07

5 44.170 4.436 1.581 66.036 1,56E+06 6,54E+076 22.440 5.000 850 1.503 55.845 1,03E+06 9,87E+07

7 36.969 5.000 1.779 55.935 1,79E+06 1,32E+08

8 60.471 5.000 5.000 1.695 80.000 1,30E+06 7,87E+08

9 39.506 3.627 2.009 65.353 5,88E+05 2,92E+0710 25.481 3.475 1.579 33.632 4,41E+05 1,28E+07

Mdulos de Resilincia Vida de fadiga

Camada nica de mdulo equivalente

Mdulos mais prximos da realidade

Trecho recebeu intervenes, comprovando previso

de vida remanescente


35/35

ObservaObservaes Finaises Finais

NNoo um processo preciso como o mum processo preciso como o mtodotododestrutivo, masdestrutivo, mas mais rmais rpido e de menos custopido e de menos custo

Ferramenta simples, necessita pelo menos uma vigaFerramenta simples, necessita pelo menos uma vigaBenkelmanBenkelman

LevantamentosLevantamentos deflectomdeflectomtricostricos (FWD) a n(FWD) a nvel devel de

gergerncia de pavimentosncia de pavimentos

UMA AVALIAUMA AVALIAO DO COMPORTAMENTO DE TODAO DO COMPORTAMENTO DE TODAA ESTRUTURA DO PAVIMENTOA ESTRUTURA DO PAVIMENTO

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