Desempenho de Pavimentos
Universidade do Estado de Santa Catarina
Pós-Graduação em Engenharia Civil – Mestrado
Acadêmico
Profa. Adriana Goulart dos Santos
Desempenho de Pavimentos:
Variação da serventia ao longo do tempo (ou
do tráfego) de uso do pavimento
Degradação – Perda da qualidade estrutural ou
funcional dos pavimentos.
Umidade, calor, tensões, deformações e esforços
abrasivos do tráfego consomem sua vida útil
Dimensionar pavimentos torna-se algo impossível
se não é estabelecido o seu modo de ruptura a
priori
A expressão RUPTURA poderá ser usada para
caracterizar a perda completa das condições
funcionais e/ou estruturais do pavimento
O estado ou as condições de um pavimento,
pode ser caracterizado em dois aspectos:
Aspecto funcional
Aspecto estrutural
Do ponto de vista funcional o pavimento pode ser
avaliado segundo o serviço ou função que está
desempenhando
A primeira experiência para avaliação funcional
dos pavimentos foi feita na pista experimental da
AASTHO (Association of State Highway and Transportation
Officials), década de 60
Definição
Serventia Atual: habilidade de uma seção
específica do pavimento, nas condições em que
está, de acomodar um tráfego misto (caminhões e
automóveis), com alto volume e alta velocidade
Serventia:
O valor de serventia atual é uma atribuição numérica compreendida em uma escala de 0 a 5, dada pela média de notas de avaliadores para o conforto ao rolamento de um veículo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do pavimento
Esta escala compreende cinco níveis de serventia,
e é também adotada no país pelo DNIT 009/2003-PRO (DNIT, 2003d)
Variação da serventia com o tráfego ou
com o tempo decorrido de utilização da via
O VSA (Valor de serventia atual) do pavimento diminui com
o passar do tempo por dois fatores principais: o tráfego e
as intempéries
Período recomendável para a manutenção dos
pavimentos:
A manutenção de um pavimento asfáltico não deve ser realizada tão
somente como correção funcional ou estrutural e próxima ao limite de
aceitabilidade.
===É aconselhável um plano estratégico de intervenções periódicas,
envolvendo também manutenção preventiva, de modo a garantir um
retardamento do decréscimo das condições de superfície
Variação da serventia no tempo (desempenho do
pavimento)
A qualidade de rolamento é avaliada na escala de zero a cinco
(ordenadas)
Tempo decorrido ou tráfego acumulado (abscissas)
Fonte: Balbo, (2007)
A restauração por recapeamento é admitida até determinada condição,
e na ausência de manutenção naquele momento, o pavimento vai se
degradar tão intensamente== reconstrução, parcial ou total, será
inevitável
Os custos de manutenção crescem
exponencialmente com o aumento da degradação
do pavimento
A manutenção de um pavimento asfáltico não deve
ser realizada tão somente como correção funcional
ou estrutural e próxima ao limite de aceitabilidade
===É aconselhável um plano estratégico de intervenções periódicas,
envolvendo também manutenção preventiva, de modo a garantir um
retardamento do decréscimo das condições de superfície
Cabe nesse ponto do curso recordar alguns
importantes modos de ruptura dos materiais de
pavimentação
1. Esforços sucessivos em camadas – RUPTURA
POR RESISTÊNCIA:
Os materiais de pavimentação, desde que adensados, apresentam resistências características a determinados tipos de esforços
Caso algum ponto da estrutura do pavimento supere numericamente o valor da resistência específica do material quanto àquele tipo de esforço===ocorrerá a sua ruptura
O material se rompe por esforço aplicado igual ou
superior à sua resistência específica
RUPTURA em diversos arranjos de ensaios:
Tração direta (BGTC)
Resistência à compressão diametral
Tração na flexão
Fonte: Google imagens, 2016
1.Esforços sucessivos em camadas – RUPTURA
POR RESISTÊNCIA:
Um subleito pode romper por esforço excessivo?
SIM
Trata-se de uma das condições de proteção quando
utilizamos o Método do DNER ( ou do CBR) para
dimensionar o pavimento
Resistência ao cisalhamento do subleito, medida
com base comparativa ao valor de resistência ao
cisalhamento do material tomado como referência
(brita padrão)
1.Esforços sucessivos em camadas – RUPTURA
POR RESISTÊNCIA:
Uma camada cimentada (BGTC, Solo-cimento,
CCR, etc) trabalha notavelmente à flexão
Caso um esforço momentâneo de tração na flexão
supere a capacidade do material resistir a ele
Fissura imediata
Ruptura por resistência
RUPTURA POR RESISTÊNCIA:
Qualquer ruptura motivada por esforços solicitantes
superiores à resistência típica do material quanto
àquela forma de solicitação
Quando se refere à ruptura do pavimento por
resistência
Associa o critério do CBR, relacionado ao subleito e
demais camadas granulares
A literatura nacional
2. Fissuração de materiais – DANIFICAÇÃO POR
FADIGA:
FAFIGA === deve-se ao fato que muitos materiais,
sendo sucessivamente solicitados em níveis de
tensão inferiores àqueles de ruptura, pouco a pouco
desenvolvem alteração em sua estrutura interna
Perda de características estruturais originais
Processo de microfissuração
excessiva ==desenvolvimento
de fraturas=== rompimento do
material
Fonte: Pavimentação asfáltica – formação básica para engenheiros (2008)
2.Fissuração de materiais – DANIFICAÇÃO POR
FADIGA:
Os níveis de deformação aplicados ao material não
são suficientes para levá-lo instantaneamente à
ruptura
Cada deformação aplicada vai causando um
acúmulo de zonas de plastificação
Ao longo do tempo de uso do pavimento===planos
de fratura e descontinuidades===prejudicando as
respostas estruturais inicialmente apresentadas
Fonte: Balbo (2007)
MECANISMO DE FRATURA:
Zonas de gradientes uniformes de paralelos de
tensões
Zonas em que, pela existência de uma fissuração
microscópica, surgem locais de concentração de
tensões nas extremidades de fissuras
Nessas regiões, o excesso de esforço é responsável
pela continuidade e progressão da abertura da fissura
até a ocorrência da fratura do material
Três causas principais do processo de FADIGA:
Vazios iniciais em misturas, ou pelo menos presença
de fissuras iniciais nos materiais;
Deformação plástica excessiva, prematura ou a
longo prazo, na estrutura do material, seja composta
por ligantes dúcteis, seja por frágeis cristais de
silicatos de cálcio hidratado, gera as primeiras
fissuras dos materiais;
Ocorrências de zonas de concentração de tensões
na superfície (como ranhuras ou
sulcos)===concentração de tensões que podem
provocar as primeiras fissuras===que tendem à
progressão
Recordar que FADIGA é um processo:
Associado a misturas com ligantes hidráulicos ou
asfálticos, em geral, e pavimentos muito solicitados
Exemplos de equipamentos de ensaios de fadiga:
Fonte: Pavimentação asfáltica – formação básica para engenheiros (2008)
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Impregnação de material fino nos interstícios de grãos do material original, o que também é relacionado ao processo de bombeamento de finos do subleito para estratos superiores do pavimento
Camadas inferiores de solos se encontram saturadas, seja por drenagem inadequada do pavimento, seja por percolação de água pluvial da superfície para o fundo do pavimento, pelas fissuras existentes nas camadas inferiores
Fenômeno que ocorre quando:
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Com a passagem de cargas sobre o pavimento, nas camadas inferiores, com água em excesso
BOMBEAMENTO DE FINOS
Resultante do alívio de pressão neutra na estrutura, com lançamento de água ascencional
Motiva-se a ocorrência do:
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Tal fenômeno resulta na contaminação de bases granulares ou até mesmo a ocorrência de pequenos vazios na estrutura de pavimento em virtude da perda de material
A estrutura passa a apresentar elevada deformação
Processos de afundamentos, de fissuração e de desagregação, que culminam em buracos, em pavimentos asfálticos, ou perda de suporte nas placas de concreto (próximos às juntas)
Gerando:
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Ocorrência de bombeamento de finos do subleito para as bases granulares e revestimento === são notáveis manchas (cor de solo) expelidas pelas fissuras presentes nos revestimentos asfálticos
Rápida degradação da estrutura do pavimento
Bases contaminadas constituem um problema estrutural de difícil solução
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Durante o movimento ascensional, a água carrega as
partículas finas dos solos do subleito === mistura de
água+solo percorre as camadas granulares de sub-base
e base
O solo, em forma de lama, se posiciona entre os
grãos do material granular
Diminuição da capacidade de os agregados compactados
resistirem às ações por meio de atrito e contato entre os
grãos do material granular
3. Contaminação dos materiais– BOMBEAMENTO
DE FINOS:
Queda na resistência do material (valor de CBR) e
Módulo de Resiliência
Situação não prevista no dimensionamento
Trata-se de um fenômeno importante para as camadas
regulares
Na fase de projeto é difícil prever a ocorrência
desse modo de ruptura da estrutura do pavimento
4. Degradação Funcional– Perda da condição
operacional adequada:
Função primordial do pavimento
Proporcionar condições de rolamento confortável,
seguro e econômico
Surgimento de deformações plásticas em trilhas de
rodas, que geram:
• Irregularidades transversais e longitudinais na
superfície
Inúmeros fatores contribuem para
a perda do conforto e suavidade do
rolamento do ponto de vista do usuário:
4. Degradação Funcional– Perda da condição
operacional adequada:
Nível de atendimento funcional ou da qualidade de
rolamento
Valor de Serventia Atual (VSA)
É o primeiro dos indicadores a ser estabelecido para a
aferição do atendimento funcional do pavimento
Parâmetro que se destaca na
avaliação:
4. Degradação Funcional– Perda da condição
operacional adequada:
O VSA não permite a consideração das condições de
aderência pneu-pavimento
Serventia=== conceito de ruptura afeto
somente à questão de conforto ao rolamento e à
economia do transporte rodoviário
A perda de serventia está associada a processos de
degradação estrutural dos pavimentos
Infiltração de água, bombeamento de finos, perda de
resistência, desenvolvimento de fissuras, degradação do
revestimento asfáltico
Que ocorrem de maneira progressiva
devido a:
Superfícies deformadas e irregulares
Fonte: Google imagens, 2016
Em vias não atendidas por manutenção planejada, o processo de
degradação ocorre de maneira progressiva
4. Degradação Funcional– Perda da condição
operacional adequada:
Outra forma de ruptura é aquela por falta de segurança
A superfície do pavimento não propicia, por meio de
sua macrotextura, condições adequadas de
rolamento
Níveis ideais de aderência pneu-pavimento
A fim de garantir
Ruptura por segurança
4. Degradação Funcional– Perda da condição
operacional adequada:
Viscoplanagem e Hidroplanagem
Não são previstos na fase de projeto de um
pavimento, em países em desenvolvimento
Um concreto ou uma mistura asfáltica para o
revestimento
Onde se buscaria projetar
Superfície altamente aderente
5. Deformação plástica das camadas
Solos, misturas estabilizadas granulometricamente,
pedras britadas e pedregulhos
Apresentam uma componente de deformação
residual, que, de forma cumulativa, no decorrer da
vida de serviço do pavimento
Manifestações de deformações permanentes
A cada aplicação de carga
Trilhas de roda
Contribuirá para:
5. Deformação plástica das camadas
Condição de ruptura associada à ruptura funcional
Perda da qualidade de rolamento, mais evidente em situações onde há baixa resistência das camadas inferiores (critério do CBR)
Quando fluxo de veículos comerciais é muito canalizado em faixas de rolamentos estreitas
5. Deformação plástica das camadas
Em relação aos solos:
a) Quando as solicitações de carga passam de um determinado limite (elástico), a deformação plástica cresce muito=== aparecem deformações permanentes significativas
Exemplo: Subleito fraco com pavimento de espessura insuficiente
As tensões impostas pelo tráfego chegam ao subleito com um intensidade tal, que, a cada aplicação da carga, a deformação permanente é considerável
5. Deformação plástica das camadas
Em relação aos solos:
b) Mesmo abaixo do limite elástico os solos podem acumular deformações permanentes pelo efeito do grande número de aplicações de carga
Embora em cada aplicação a parcela de deformação não recuperável seja pequena===ao fim de um grande número de aplicações o montante acumulado pode ser considerável
Efeito = formação das trilhas de roda
Referências bibliográficas:
Balbo, J. T. Pavimentação Asfáltica: materiais, projeto e
restauração. Oficina de Textos, São Paulo, 2009.
BERNUCCI, L. L. B; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES,
J. B. Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros.
Programa Asfalto na Universidade. Petrobrás, Abeda. Rio de
Janeiro, 2008.
Sória, M.H.A. Projeto de Pavimentos. Universidade de São Paulo,
Escola de Engenharia de São Carlos, Departamento de
Transportes, São Carlos-SP, 1987.
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