MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL VIAS DE COMUNICAÇÃO. Luís de Picado Santos

Transcrição

1 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL VIAS DE COMUNICAÇÃO Luís de Picado Santos Pavimentos de Infraestruturas de Transportes caracterização e funcionamento 1/19 1

2 PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 2/19 2

3 PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura FLEXÍVEIS Misturas Betuminosas AGE RÍGIDOS SEMI-RÍGIDOS Misturas Betuminosas Base Hidráulica AGE Misturas Hidráulicas AGE 3/19 3

4 PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 4/19 4

5 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS + = 5/19 5

6 PAVIMENTOS RÍGIDOS + = 6/19 6

7 PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 7/19 7

8 Função do leito do pavimento Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 8/19 8

9 PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 9/19 9

10 PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura 10/19 10

11 PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura FLEXÍVEIS (runway e taxiway) Misturas Betuminosas AGE RÍGIDOS (placa de estacionamento) Misturas Hidráulicas AGE 11/19 11

12 Dimensionamento Organização Definição das acções Adopção duma estrutura Comparação do estado de deformação resultante com o que os materiais suportam Ajustamento da estrutura ou dos materiais Estrutura Final 12/19 12

13 Evolução Dimensionamento Até II GG (anos 40 do século 20) dimensionamento empírico Na II GG dimensionamento semi-empírico (método de CBR em aeródromos estendido à rede rodoviária) Tabelas de cálculo de tensão-deformação para relacionar com a necessidade de espessura (cálculo complexo pouco aplicável) Finais anos dos anos 50 do século 20: ensaio rodoviário AASHO à escala real. Com base no ensaio AASHO vários métodos (ábacos e catálogos) expeditos foram adoptados pelas administrações em todo o mundo Anos 80 do século 20 desenvolvimento de métodos empírico-mecanicistas (Shell, Nottingham, Asphalt Institute, Manual da AASHTO, etc) dando oriegem a tabelas de aplicação e depois nos anos 90 a software apropriado. Muito baseados em comportamentos elástico-lineares. Até aos dias de hoje essas metodologias são aplicadas na prática, tendo-se introduzido alguns melhoramentos. São as metodologias aceites em Portugal. A tentativa mais séria de introduzir um método empirico-mecanicista que integre a experiência e a investigação dos últimos 30 anos é o Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) da AASHTO. Provavelmente será utilizado em todo o mundo nós próximos 5 anos, com as adaptações feitas a cada país. 13/19 13

14 Dimensionamento Funcionamento da estrutura Berma ou talude Precipitação w P τ t p Camadas ligadas ε t T Camadas granulares ε z w Fundação 14/19 14

15 Dimensionamento Critérios de Ruína: fadiga Precipitação Camadas ligadas Berma ou talude w P τ t ε t p T Ensaio de extensão controlada T P Camadas granulares P b h ε z ε t % x P δ w Fundação Método da Shell ε t N Vida à fadiga 0,36 0,2 = (0,856. Vb + 1,08). E. N80 N a L-2a a L ε t - extensão de tracção (adimensional) N - número de eixos padrão de 80 kn Vb - percentagem volumétrica de betume no volume total E - módulo de deformabilidade da mistura betuminosa (em Pa). 15/19 15

16 Dimensionamento Critérios de Ruína: deformação permanente Precipitação P w Camadas ligadas Berma ou talude ε t Camadas granulares τ t p T (mm) 2,0 1,8 1,6 1,4 w ε z Fundação Deformação acumulada 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Tempo de ensaio (minutos) Método da Shell ε z =. N K s 0,25 80 ε z - extensão vertical de compressão no topo do solo de fundação (adimensional) N 80 - número de eixos padrão de 80 kn K s parâmetro que depende da probabilidade de sobrevivência atribuída no âmbito do dimensionamento do pavimento. Toma o valor de 2,8x10-2 para 50% de probabilidade de sobrevivência, 2,1x10-2 para 85% e 1,8x10-2 para 95%. 16/19 16

17 Dimensionamento Organigrama nº de eixos padrão na vida útil, Np mód. de def. do solo fun. e da sub-base Temperatura de serviço no pavimento Velocidade média dos veículos pesados Composição das misturas betuminosas mód. de def. da mistura escolha da geometria ε t Fadiga Análise não rodado padrão Danos de fadiga (Np/Nf) e de deformação permanente (Np/Nd) Nf (fadiga) admissível Nd (def. per.) admissível Nf Deformação Permanente ε d extensão tracção inst. ext. vert. instalada BET S-B SF ε t ε dp não sim análise económica sim Nd ESTRUTURA FINAL 17/19 17

18 Dimensionamento Expedito MACOPAV Dimensionamento ASPHALT INSTITUTE Camadas betuminosas Sub-base g. (20 cm) BASE BETUMINOSA Camadas betuminosas Base granular (20 cm) Sub-base g. (20 cm) Camadas betuminosas BETUMINOSAS Número de eixos-padrão de 80 kn BASE GRANULAR, módulo de deformabilidade (MPa) Esf 18/19 18

19 Dimensionamento Expedito Dimensionamento 19/19 19