Como dimensionar Pavimentos flexíveis pelo Método da AASHTO (1993)

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Em 1981 o DNER apresentou o método de dimensionamento de pavimentos flexíveis, o qual é baseado em resultados do United States Army Corps of Engineers (USACE) e em conceitos obtidos da pista experimental da AASHO. Esse método além de ser o apresentado aos graduandos em Engenharia, também é um dos mais utilizados pelos Engenheiros no Brasil enquanto o “novo método” de dimensionamento mecanístico-empírico é desenvolvido pelo DNIT.

Contudo, em 1993 a AASHTO apresentou o seu método de dimensionamento de pavimentos flexíveis, como uma atualização ao método anterior da AASHTO, o qual a base do método também é empírica e resultado da pista experimental da AASHO. Essse método apresenta como principais parâmetros de análise os seguintes itens:

  • W18 = N = Número de Solicitações equivalentes ao eixo padrão de 80 kN (8,2 tf)
  • R = Nível de confiabilidade do projeto
  • Zr = Desvio padrão normal
  • S0 = Desvio padrão combinado
  • Mr = Módulo Resiliente (MPa) das camadas
  • ΔPSI = Diferença entre índices de serventia

O número de repetições do eixo padrão (N) é calculado com base em fatores de equivalência de carga, os quais dependem de alguns parâmetros dos veículos como o tipo de eixo e a carga transportada. Diferente do que ocorre com o FEC da USACE, o método da AASHTO considera o valor de serventia do pavimento como critério de desempenho.

O fator de confiabilidade (R) é a probabilidade do pavimento dimensionado ter o comportamento real igual ou superior a aquele previsto para a vida útil, que acaba culminando no fator Zr. Segundo a AASHTO (1993) é recomendado que os valores variem de 99,9% para rodovias que apresentam elevado volume de tráfego, e 50% para rodovias de baixo volume. Ou seja, o valor adotado para a probabilidade é função de uma classificação vias. A Tabela 1 apresenta os níveis de confiança.

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Tabela 1 – Valores em (%) para Zr. Fonte: BALBO (2007)

O desvio padrão combinado (S0), tomado como base nas pistas experimentais da AASHO, varia de 0,35 a 0,5. Para o Modulo de Elasticidade, ou Módulo de Resiliência, do subleito é considerada a correlação de Heukelom e Klomp (1962) para o caso de solos de granulação fina com CBR menor ou igual a 10%, conforme a Equação 1. Contudo, o mais indicado para definir o Módulo de Resiliência dos materiais é o emprego de ensaios como, por exemplo, o Triaxial de cargas repetidas.

MR
Equação 1 – Correlação do Módulo de Resiliência com CBR.

A variação do PSI, Present Serviceability Index, mede a diferença entre o valor de serventia no inicio das atividades do pavimento (po) e no final do período (pf). O valor de p0 igual a 5 corresponde a um pavimento perfeito, onde não existem irregularidades. Mas, como sempre ocorrem imprevistos a AASHTO adota como valor inicial da serventia, utilizado na Pista Experimental, o valor de 4,2. O valor terminal (pf) varia para diferentes vias, sendo considerado como 2,5 para volumes elevados de tráfego, e 2 para volume baixo. A Equação 2 apresenta a variação de serventia.

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Equação 2 – Variação da serventia.

Outro parâmetro intrínseco ao dimensionamento é o Número estrutural do Pavimento (SN) o qual tem por objetivo indicar a resistência estrutural do pavimento completo ou das suas camadas. A Equação 3 apresenta a equação geral do número estrutural, o qual depende dos coeficientes estruturais (ai), espessura de camadas (Di) e coeficientes de drenagem (mi).

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Equação 3 – Número Estrutural do Pavimento

Os valores estruturais (ai) adotados na pista experimental da AASHO são de 0,44 para a1, 0,14 para a2 e 0,11 para a3. Já os coeficientes de drenagem, variam com base no tempo em que a água deixa a estrutura analisada, chamada de qualidade de drenagem. Segundo Balbo (2007) a qualidade de drenagem pode ser dividia em:

  • Excelente = Até 2 horas para drenar
  • Boa = 1 dia para drenar
  • Regular = 1 semana para drenar
  • Pobre = 1 mês
  • Muito pobre = Não é drenada

Dessa forma, com base nas categorias a Tabela 2 apresenta os fatores de drenagem relacionando qualidade com a porcentagem de tempo que o pavimento está sujeito a condições de umidade próximas a saturação.

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Tabela 2 – Coeficientes de drenagem (mi). Fonte: BALBO (2007)

O número estrutural (SN) pode ser também subdividido em função das camadas de apoio, chamando de SN1 para número estrutural apoiado na base, SN2 para a apoio em sub-base e  SN3 para apoio no subleito, que no caso é o SN completo. A Figura 1 ilustra os números estruturais nas camadas. A Equação 4, Equação 5 e Equação 6 apresentam a subdivisão de números estruturais para dimensionamento das espessuras.

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Figura 1 – Seção Transversal com Números estruturais.
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Equação 4 – Espessura do Revestimento
D2
Equação 5 – Espessura da Base
D3
Equação 6 – Espessura da sub-base

Os valores dos números estruturais de cada camada (SN1, SN2 e SN3) são encontrados com base na Equação 7 que relaciona os diversos parâmetros apresentados nesse artigo. Para encontrar o valor de SN1 (revestimento), utilizada-se o Modulo de Resiliência do material de base. O mesmo ocorre para SN2 com MR de Sub-base e SN3 com modulo de resiliência do Subleito.

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Equação 7 – Equação do método da AASHTO (1993).

Por fim, o método considera algumas espessuras mínimas de camada com material betuminoso e de camada de material granular, conforme Tabela 3.

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Tabela 3 – Espessuras mínimas. Fonte: BALBO (2007)

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Fontes:

PRIETO, Valter; “Notas de Aulas da disciplina de Superestrutura Rodoviária”. Centro Universitário da FEI. São Bernardo do Campo, 2016.

MEDINA, J; MOTTA, L.M.G. “Mecânica dos Pavimentos”. Rio de Janeiro, 2015.

BALBO, José Tadeu, “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: Materiais, projeto e restauração”. São Paulo, 2007.

PEIXOTO, Creso de Franco; “Generalidades de Pavimentação Rodoviária”. Rio Claro, 2003.

 

3 comentários

  1. Bom dia Felipe.
    Seria possível vc nos brindar com um exemplo pratico, com as analise e comentários sobre os resultados bem como os possíveis bug dentro deste método.
    Sou engenheiro senior(42 anos de profissão) voltando a estudar para combater o Alzheimer.
    Certo de sua atenção, agradeço.
    Ari Cezar

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    1. Olá Ari Cezar, tudo bem? Postei recentemente no LinkedIn um exemplo comparando os métodos de dimensionamento. No meu curso de dimensionamento nós fazemos alguns exemplos e aplicação dos métodos para entender todo o processo, além de utilizar também os softwares para análise.

      Se quiser conhecer, após a quarentena voltamos com a programação das turmas e em breve pretendo também fazer uma versão online.

      Curtir

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