A análise estrutural do pavimento é feita por métodos analíticos e calcula as respostas críticas do pavimento quanto à deflexão, tensões e deformações. Para pavimentos flexíveis é utilizado o programa JULEA (Jacob Uzan Layered Elastic Analysis). O método dos elementos finitos só é recomendado para fins de pesquisa científica. Os resultados da análise de tensões, deformações e deflexões, é diretamente usada na previsão de desempenho.
A principal fonte de dados para a calibração desses modelos de desempenho utilizados no MEPDG foi o Long-Term Pavement Performance (LTPP). O LTPP consistiu num projeto de coleta de informações de desempenho dos pavimentos em seções rodoviárias distribuídas em todo o país (fossem federais ou estaduais). Para American Association of State Highway and Transportation Officials (2008) esse conjunto de dados é abrangente e sem precedentes. No MEPDG a calibração pode ser em três níveis: global, regional ou local. A calibração global é aquela em que os dados permitiram que as equações de desempenho fossem ajustadas para todo o país e já vem integrada ao software. As regionais e locais são
opcionais e dependem de calibrações específicas para determinados estados ou regiões. Existe um conjunto de orientações de como essas calibrações podem ser feitas.
A análise de desempenho é feito por meio de equações de acúmulo de dano, como função do tempo e do tráfego, cujo intervalo padrão de análise é de 1 mês. Nesses subintervalos, são estimados os danos provocados ao pavimento, que vão sendo acumulados ao longo do tempo estimado de projeto.
Caso o pavimento não atenda aos valores admissíveis de desempenho do pavimento, em pelo menos um dos critérios estabelecidos faz-se necessário rever os dados de entrada e a estrutura deve ser reanalisada. Isso deve ser feito até que a proposição passe nos critérios definidos. Os tipos de defeitos analisados são: deformação permanente, trincamento devido a aplicação de carga, trincas de reflexão, trincamento térmico e condições de textura ou IRI. São apresentados a seguir somente os modelos referentes ao trincamento do tipo couro-de-jacaré, foco do presente trabalho. Ressalta-se que as unidades utilizadas nas equações a seguir estão no Sistema Inglês, conforme apresentadas em American Association of State Highway and Transportation Officials (2008).
Para definição da função de transferência de %AT utilizada no MEPDG, o número permitido de aplicações de carga por eixo é determinado pela Equação 1.
𝑁𝑓−𝐻𝑀𝐴 = 𝑘𝑓1(𝐶)(𝐶𝐻)𝛽𝑓1(𝜀𝑡)𝑘𝑓2𝛽𝑓2(𝐸𝐻𝑀𝐴)𝑘𝑓3𝛽𝑓3 (1)
𝐶 = 10𝑀 (2)
𝑀 = 4,84 ( 𝑉𝑏𝑒
𝑉𝑎+𝑉𝑏𝑒− 0,69) (3)
Onde:
Nf-HMA = número de aplicações de carga permitida por eixo para
pavimentos flexíveis e camadas de misturas asfálticas;
εt = deformação de tração nas localizações críticas e calculadas pelo
modelo de resposta estrutural, pol/pol;
E(HMA) = módulo dinâmico da mistura asfáltica medido em compressão, em
psi;
kf1, kf2, kf3 = parâmetros de campo da calibração global (de NCHRP 1-40D
recalibração; kf1 = 0,007566, kf2 = -3,9492, kf3 = -1,281);
βf1, βf2, βf3 = constantes de campo da calibração local (ou da mistura
essas constantes;
Vbe = quantidade efetiva de asfalto por volume, %;
Va = % percentual de vazios na mistura asfáltica (volume de vazios);
CH = termo de correção de espessura, dependendo do tipo de trincamento.
Para o trincamento do tipo Couro de Jacaré o termo de correção de espessura é dado pela Equação 4.
𝐶𝐻 = 1 0,000398+ 0,003602 1+𝑒(11,02−3,49𝐻𝐻𝑀𝐴) (4) Onde:
HHMA = espessura total da camada asfáltica, em pol.
Para o cálculo da área trincada prevista é preciso antes calcular o incremento de dano acumulado em diferentes pontos do pavimento ao longo do tempo, o que é dado pela Equação 5.
𝐷𝐼 = ∑(∆𝐷𝐼)𝑗,𝑚,𝑙,𝑝,𝑇 = ∑ ( 𝑛
𝑁𝑓−𝐻𝑀𝐴)𝑗,𝑚,𝑙,𝑝,𝑇 (5)
Onde:
DI = índice de dano acumulado; ∆DI = índice de incremento de dano;
n = número atual de aplicações de carga por eixo dentro de período específico de tempo;
j = intervalo de carga por eixo;
m = tipo de carga por eixo (simples, tandem, triplo, quádruplo, ou configurações específicas de eixos);
l = tipo de caminhão usado na classificação de caminhões inclusa no MEPDG;
p = mês;
T = temperatura média para cada um dos 5 intervalos de temperatura ou quintilos usados para subdividir cada mês, em °F.
De posse do índice de dano é possível então o cálculo da área trincada. A função de transferência para previsão da área trincada do tipo couro de jacaré é a seguinte:
𝐹𝐶𝐵𝑜𝑡𝑡𝑜𝑚 = ( 1 60) (
𝐶4
𝐶1∗= −2𝐶2∗ (7) 𝐶2∗= −2.40874 − 39.748 (1 + 𝐻 𝐻𝑀𝐴)−2.856 (8) Onde: FCBotto m
= área do trincamento do tipo couro de jacaré que se inicia na fibra inferior da camada asfáltica; % da área total da pista;
DIBottom = índice de dano acumulado na fibra inferior da camada asfáltica;
C1, 2, 4 = constantes de regressão da função de transferência; C1=6,00, C2=1,00
e C4=6,00;
HHMA = espessura total da camada asfáltica, pol.;
DIBottom = índice de dano acumulado na fibra inferior da camada asfáltica
C1, 2, 4 = constante das funções de transferência; C1=6,0; C2=1,00 e C4=6,00.
O erro padrão é determinado pela Equação 9: 𝑆𝑒(𝐴𝑙𝑙𝑖𝑔𝑎𝑡𝑜𝑟) = 32.7 + 995.1
1+𝑒2−2 log(𝐹𝐶𝐵𝑜𝑡𝑡𝑜𝑚+0.0001) (9)
No Manual of Practice, apresenta-se como justificativa para o alto erro registrado, o fato de no esforço de calibração do MEPDG não terem sido feitos ensaios de campo, como a retirada de corpos de prova, que confirmassem onde a trinca tinha sido iniciada, se no topo ou na base do revestimento. Apesar disso, o amplo banco de dados é uma das características mais marcantes desse método, pois quanto maior a quantidade de dados mais fácil é de se aproximar o desempenho previsto daquele que realmente ocorre ao longo do período de projeto. Destaca-se, no entanto, que para a previsão de trincamento do tipo bottom-up a correlação entre o percentual de área trincada medido em campo e o percentual de área trincada previsto ficou em 0,27%.