Reabilitação Estrutural de Pavimentos Flexíveis

Transcrição

1 Reabilitação Estrutural de Pavimentos Maria de Lurdes Antunes, Investigadora Coordenadora do LNEC Simona Fontul, Investigadora Auxiliar do LNEC Vânia Marecos, Bolseira de Doutoramento

2 Caso de estudo de reabilitação estrutural de pavimento flexível Camadas de fundação / base com fracas características mecânicas Pavimento original com fendilhamento tipo pele de crocodilo Zona sujeita a baixas temperaturas no Inverno Obras de reabilitação: fresagem e substituição de camadas betuminosas Dimensionamento do reforço para 1 anos Fendilhamento precoce do pavimento reabilitado Análise das causas de degradação do pavimento reabilitado Efeito da variabilidade da construção no comportamento estrutural Contributos para análise de custo ao longo do ciclo de vida / análise de risco

3 Estrutura prevista para o pavimento reabilitado a) Antes da Reabilitação b) Reabilitação Tipo I c) Reabilitação Tipo II.5 m AC surf.5 m AC surf.5 m AC surf Camadas Betuminosas Existentes.6 m AC reg.1 m AC base.6 m AC reg.1 m AC base.4 m AC reg.2 m AC reg.1 m AC base Camadas betuminosas novas.2 m Granular.2 m Granular.2 m Granular Idade do pavimento: 1 anos Período de vida: 1 anos; NAEP 13kN ~ 5,3 x 1 5

4 Estado do pavimento 1 ano após reabilitação Fendilhamento longitudinal / pele de crocodilo nas rodeiras Degradação mais significativa numa das faixas

5 Reabilitação Estrutural de Pavimentos Caracterização estrutural dos pavimentos - FWD Deflexão (µm) 15 Rodeira Direita T (ºC) FWD + Radar Rodeira Esquerda D (mm) Tar (ºC) D1 (mm) Tsup (ºC) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) D6 (mm) D7 (mm) D8 (mm) Entre rodeiras Rodeira Esquerda Rodeira Esquerda D (mm) D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) D6 (mm) D7 (mm) D8 (mm) Tar (ºC) Tsup (ºC) 16

6 Caracterização estrutural dos pavimentos - GPR ,,1,2,3,4,5,6 Camadas Betuminosas (GPR) Camadas Granulares (GPR) Camadas Betuminosas (Projeto) Camadas Granulares (Projeto)

7 Camadas betuminosas Desgaste: W b 4,1% a 4,5% (exceto zona com BBR) Pen 17% a 22% Camadas do pavimento original: Espessuras variáveis Número significativo de carotes fendilhadas nas camadas inferiores Regularização: W b 4,1% a 5,5% Pen 17% a 39%

8 Camadas não ligadas e fundação do pavimento Solos de fundação: Em geral graníticos Algumas formações xistosas Perfil misto (faixa em pior estado escavação) Leito do pavimento: Solos A-1-b () W in-situ 14 a 17% Camada granular (ABGE): IP- NP LL 24,3% a 26,9% EA 34% a 42% W in-situ 3,8% a 5,3% CR ~ 9%

9 Análise de sensibilidade para uma Estrutura de Referência.4 m AC surf.6 m AC reg.11 m AC base.2 m Granular Camadas de Reforço Camadas Existentes

10 Modelos Estruturais de Referência P1 E 1 = 62 MPa E 2 = 145 MPa E 3 = 1 MPa E 4 = 4 MPa h 1 = 1 cm h 2 = 11 cm h 3 = 2 cm h 4 = 5 cm P1 = Considerando os dados de partida

11 Modelos Estruturais de Referência P1 E 1 = 62 MPa E 2 = 145 MPa E 3 = 1 MPa E 4 = 4 MPa h 1 = 1 cm h 2 = 11 cm h 3 = 2 cm h 4 = 5 cm P2 E 1 = 62 MPa E 2 = 5 MPa E 3 = 1 MPa E 4 = 4 MPa P1 = Considerando os dados de partida P2 = Considerando uma redução do módulo da camada de mistura betuminosa do pavimento existente devido ao fendilhamento

12 PROJETO REAL Desgaste Regularização Existente

13 Desgaste PROJETO REAL hreforço = 8 a 12 cm Regularização Existente hexistente = 9 a 12 cm Ebase/Efund = 75/3 a 15/6 MPa Vb = 9 a 12 %

14 Vida Util (anos) Vida útil (anos) Reabilitação Estrutural de Pavimentos Influência da espessura do reforço na vida útil do pavimento Critério de Dimensionamento: Limitação da extensão vertical de compressão na fundação ΔVida Útil = 7,1 anos h reforço = 8 a 12 cm ΔVida Útil = 3,4 anos 15 Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada de reforço 15 Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada de reforço 12 1, ,1 9 6,1 6 4,6 6 4,8 3,5 3,5 3 1,4 1,9 2,6 3 8 cm 9 cm 1cm 11 cm 12 cm h reforço 1cm h reforço 8 cm 9 cm 11 cm 12 cm

15 Vida Util (anos) Vida útil (anos) Reabilitação Estrutural de Pavimentos Influência da espessura das camadas betuminosas existentes na vida útil do pavimento Critério de Dimensionamento: Limitação da extensão vertical de compressão na fundação ΔVida Útil = 3,4 anos h existente = 9 a 12 cm ΔVida Útil = 1, anos Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada betuminosa existente Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada betuminosa existente ,1 5, 6,1 7, , 2,3 2,6 3, 8 cm 9 cm 1cm 11 cm h existente h existente 8 cm 9 cm 1cm 11 cm

16 Vida Util (anos) Vida útil (anos) Reabilitação Estrutural de Pavimentos Influência dos módulos da base e da fundação na vida útil do pavimento Critério de Dimensionamento: Limitação da extensão vertical de compressão na fundação ΔVida Útil = 13,7 anos Ebase 75 a 15 MPa Efund = 3 a 6 MPa ΔVida Útil = 6,5 anos Variação da vida útil do pavimento função dos módulos da base e solo de fundação Variação da vida útil do pavimento função dos módulos da base e solo de fundação 16, , ,1 6, ,2 2,6 4,7 7,7 E base (MPa) E base (MPa) E solo (MPa) E solo (MPa)

17 Vida útil (anos) Reabilitação Estrutural de Pavimentos Influência da composição da mistura (reforço) na vida à fadiga 2 Variação da vida à fadiga da camada de reforço em função da % de betume 2, ,9 Vb = 9 a 12 % ,7 9,1 ΔVida Útil = 14,8 anos 4 2 V b 9% 1% 11% 12%

18 Conclusões Importância da análise dos mecanismos de degradação como dado de partida para o projeto de reabilitação Previsível evolução do comportamento mecânico das camadas degradadas do pavimento tem impactos significativos na verificação do dimensionamento Impactos da variabilidade da construção no comportamento do pavimento reabilitado podem ser muito significativos Espessura das camadas de reforço Composição das misturas betuminosas Outros aspetos

19 Recomendações Estudos de sensibilidade referentes aos impactos da variabilidade na vida útil dos pavimentos: Avaliação dos custos ao longo do ciclo de vida para horizontes temporais superiores ao período de dimensionamento Aperfeiçoamento de critérios para estabelecimento de tolerâncias no fabrico e aplicação em obra Análise de risco para diferentes soluções