Remarques sur le choix d’un modèle

Todo pavimento, por mais bem projetado e construído sofre ao longo do tempo deformações causadas principalmente pela ação do tráfego, bem como pela ação da variação climática e pluviométrica regional.

Estudos comprovam que e a vida útil de um pavimento flexível está intimamente relacionada com as deflexões que sofrem estes pavimentos.

Carneiro (1965) concluiu após analisar o comportamento de vários trechos de pavimentos submetidos a um mesmo tráfego, que aqueles que apresentavam maiores deflexões eram os que possuíam piores desempenhos, além de apresentarem vida útil inferior. Em sua analise, as deformações elásticas (resilientes) ou deflexões dos pavimentos quando excessivas, propiciaram o aparecimento de trincas e a destruição do pavimento.

Motta et al (1994) relatam que o mais antigo registro de deflexão de pavimento deve-se a Hveem (1955), que utilizou sensores eletromagnéticos, instalados em rodovias da Califórnia E.U.A, na década de 30. Esta investigação científica demonstra uma antiga preocupação com a deformabilidade nos estudos e projetos de pavimentos.

Conforme a PRO 011 (DNER, 1979), as deformações ocorridas nos pavimentos devem a princípio à fase de consolidação, caracterizado por um decréscimo desacelerado do valor da deflexão. A fase que sucede a consolidação é a elástica, que se mantém constante ou ligeiramente crescente, sendo influenciada pelas variações sazonais. Esta fase que define a vida útil do pavimento.

A fase que sucede à elástica é denominada de fadiga, caracterizada por um crescimento acelerado do valor da deflexão do pavimento; onde a estrutura começa apresentar danos, evidenciando degradação do pavimento.

Outra vertente para se avaliar o desempenho dos pavimentos em campo é relativa à sua resistência mecânica. Os ensaios de Índice Suporte Califórnia (CBR) em campo, prova de carga, são exemplos destas investigações, sendo que no último há correlações com as deformações sofridas pelo solo.

Entre as técnicas de ensaios de campo mais empregadas para o levantamento e o estudo das deformações e dos parâmetros de rigidez e dos módulos de elasticidade das camadas dos pavimentos, podemos destacar: Viga Benkelman, Defletômetro de Impacto (Falling Weight deflectometer -FWD), Medidor Eletrônico utilizado na Califórnia EUA, Defletômetro Óptico utilizado na França, e o aparelho Geogauge.

2.8.1. Avaliação das Deflexões e do Raio de Curvatura

A viga Benkelman idealizada pelo engenheiro A.C. Benkelman do Bureau of. Public Roods, foi utilizada pela primeira vez em pistas experimentais da Western Association Of State Highway Officials (WASHO), EUA, em 1953. A Viga Benkelman possibilita verificar as deformações e a uniformidade de um pavimento de maneira relativamente simples e rápida.

O ensaio da Viga Benkelman normalizado pela ME 024 (DNER, 1994) consiste na mediação das bacias de deflexões de uma camada do pavimento pelo efeito da movimentação de um veículo com carga padrão de 8,2 toneladas por eixo traseiro. Após diversas leituras, realizadas com um extensômetro preso a uma extremidade da viga, em distâncias fixadas que vão de 25 cm até no máximo 10 metros, calcula-se as bacias de deflexões e os raios de curvaturas do pavimento analisado. Trabalhando estatisticamente, os resultados obtidos no campo associados aos coeficientes de correções climáticos, determina- se as deformações de campo e de projeto (Dp)

Log Dadm = 3,01 – 0,176 log N (2.9)

Onde: Dadm = Deformação máxima admissível do pavimento.

N = número de operações do eixo padrão de 8,2 toneladas.

Para pavimentos em bom estado de conservação dp < D adm.

Onde:

dp = deflexão característica corrigida de projeto.

Em relação ao valor do raio de curvatura do pavimento o mesmo deverá apresentar valores superior ou no mínimo igual a 100m, para que o pavimento esteja em boas condições de desempenho. O raio de curvatura será calculado pela equação:

R = (2.10)

Onde:

R = Raio de Curvatura, em metros(m).

Do = deflexão real ou verdadeira em centímetros de milímetros (cm.mm).

D25 = deflexão a 25 centímetros do ponto de prova, em centímetros de

milímetros (cm.mm).

2.8.2. Avaliação da Rigidez e do Módulo de Elasticidade da Camada

Os solos quando compactados em camadas de pavimento, passam a se comportarem como uma estrutura. A análise dos parâmetros desta estrutura é muito mais realística para avaliar o comportamento do pavimento do que a analise do solo individualmente. O estudo da rigidez e do módulo de elasticidade das camadas e do solo vem tomando grandes proporções para o entendimento do comportamento destas estruturas.

Rigidez é uma propriedade da engenharia das estruturas, sendo um elemento ou medida da resistência à deflexão ou flexão. Nos estudos de pavimentos o conceito de rigidez é conhecido como sendo a máxima força aplicada à estrutura para promover uma deflexão, sem que ocorra uma deformação permanente.

) D D ( _{o 25} 2 6250 −

κ = δ F (2.11) Onde: Κ =Coeficiente de Rigidez ( m MN ) F = força aplicada em MN; δ = Deslocamento em metros;

Altos valores do coeficiente de rigidez das camadas indicam menores deformações, que traduz em vida úteis maiores e menores gastos com manutenções do pavimento além de um melhor comportamento cíclico do material. A rigidez refere-se à propriedade da estrutura do pavimento, sendo influenciada pelas dimensões físicas da estrutura, pelo módulo de elasticidade do material, pelas condições limites de restrição da camada.

O módulo de elasticidade é conceituado na estrutura como sendo a razão entre a tensão aplicada em um corpo pela sua deformação.

Segundo definições nas normas ASTM D 883 (2000), o módulo de elasticidade seria a razão entre tensão deformação dentro do limite de deformação elástica, caracterizando uma medida de rigidez do material. Existem vários tipos de módulos elásticos, dependendo do tipo de solicitação de carregamento. Entretanto, de forma genérica, relacionam a tensão aplicada com a deformação específica do trecho linear da curva de tensão deformação. Em solos o módulo de elasticidade é medido pela razão entre a tensão aplicada e a deformação resultante, dentro do limite elástico, em que a deformação é totalmente reversível e proporcional à tensão aplicada.

O módulo de elasticidade de um solo é também denominado de Módulo de Young, sendo que o mesmo reflete a propriedade do material. Os valores do módulo de elasticidade tendem a se alterar em função das mudanças nos esforços de compactação e no teor de umidade. Tanto os parâmetros de rigidez como os do módulo de elasticidade podem ser determinados em campo pelo uso do aparelho geoguage.

O aparelho geoguage foi inicialmente utilizado pelas Forças Armadas dos Estados Unidos da América em serviços detecção de minas de materiais não metálicos, entre 1994 e 1995. O geogauge é um aparelho portátil com dimensões de 27cm de altura por 28cm de diâmetro com peso aproximado de 10kg. O seu uso tem como objetivo determinar o coeficiente de rigidez bem como o módulo de elasticidade do material das camadas de um pavimento.

Após a instalação do aparelho na camada a ser investigada o mesmo é acionado proporcionando emissão de vibrações em 25 freqüências num intervalo entre 100 e 196Hz. Um vibrador aplica uma carga conhecida (P) e sensores registram os deslocamentos máximos (δ) sofridos no topo da camada para cada freqüência. O intervalo de trabalho do aparelho compreende entre 3 e 70 MN por metro, para a rigidez e de 26 a 610MPa para o módulo de elasticidade. Em função das dimensões do aparelho e das freqüências aplicadas, a profundidade de influência das medidas está entre 20 a 25 cm.

CAPÍTULO 3