No começo do século do XX a área de transportes começou a evoluir muito com a elaboração de novos métodos de cálculo, como a teoria de Burmister (1943; 1945; 1958), com o ensaio CBR para aplicação na pavimentação e o primeiro método de dimensionamento de pavimentos através do critério CBR em 1929.
Contudo, os pavimentos são estruturas muito complexas e muitos conceitos ainda precisavam ser estudados e compreendidos para a melhoria dos métodos de dimensionamento. Então em 1951, nos Estados Unidos da América, foi planejado um grande estudo de pavimentação, através da análise de pistas experimentais que foram chamadas de pistas experimentais da AASHO – ou no original – AASHO Road Test. As pistas experimentais da AASHO tiveram um investimento de US$ 27 milhões e foram construídas entre agosto de 1956 e setembro de 1958, já o monitoramento dessas estruturas ocorreu entre outubro de 1958 e setembro de 1960. O grande foco de estudo nas pistas experimentais da AASHO era verificar o desempenho dos pavimentos e definir a ruptura dos pavimentos, através do conceito de serventia.
A estrutura dos pavimentos
Ao todo foram construídas e monitoradas 6 pistas experimentais, sendo que a pista 1 não foi submetida ao tráfego. O objetivo de monitoramento de uma pista que não estava sujeita à passagem dos veículos era o de verificar como a estrutura se comportava quanto ao envelhecimento causado pela oxidação natural, ou seja, da ação do clima e radiação solar, por exemplo. A Figura 2 ilustra as 6 pistas experimentais.
Nas pistas experimentais foram analisadas diversas seções de pavimentos, com diferentes tipos de materiais. Os revestimentos asfálticos usinados a quente foram construídos com ligante convencional de penetração 80/100 e estudados com espessuras variando de 25mm até 150mm. As bases de britas graduadas utilizadas na construção apresentavam 10% em peso passante na peneira #200 e um CBR médio de 107%, estas foram avaliadas em espessuras de 0 até 230mm. As subbases, compostas de areia ou cascalho com 6,5% em peso passante na peneira #200, apresentavam CBR médio de 28% a 51% e foram avaliadas em espessuras de 0 até 400mm. O subleito das pistas experimentais era em silte ou argila, classificados pelo método HRB-AASHO como A-6 e com 82% em peso passante na peneira #200, com CBR médio de 2,9% e com umidade ótima de 13%. Foram estudadas ainda seções com pavimentos de concreto, onde as placas apresentavam resistência à tração na flexão de 5MPa e abatimento de 65mm. As bases e subbases de pavimentos de concreto foram iguais aos de pavimentos asfálticos. A Figura 3 ilustra a pista 6.
O Tráfego das pistas experimentais da AASHO
Segundo BALBO (2006) os testes foram analisados em 836 seções de pavimentos quanto à degradação funcional e estrutural dos pavimentos para mais de um milhão de repetições de eixos equivalentes. As pistas experimentais da AASHO eram divididas em duas faixas pois em cada uma um tipo específico de veículo era responsável por trafegar. Os veículos estudados por pista apresentavam a mesma classe porém com eixos diferentes em função da faixa. Dessa forma, era possível a comparação do efeito destrutivo de cada eixo nas diferentes seções dos pavimentos, asfálticos e de concreto. A Figura 4 ilustra os veículos utilizados nas pistas 2 e 3, e a Figura 5 ilustra os veículos utilizados nas pistas 4 a 6.
O critério de Serventia
A serventia consiste de um método de avaliação da condição superficial de um pavimento para um dado período do tempo e que representa como o pavimento serve ao tráfego, através do conforto ao rolamento e da segurança proporcionada. A avaliação da serventia do pavimento é baseada em métodos subjetivos da percepção do usuário e da mensuração objetiva de determinados defeitos dos pavimentos. Durante as pistas experimentais da AASHO as seções foram avaliadas diversas vezes para definir o valor de serventia considerado como não trafegável, ou seja, aquele momento em que o pavimento não proporciona mais segurança e conforto ao usuário. Este é um método de avaliação muito utilizado na gerência de pavimentos, para conhecer mais sobre a avaliação de pavimentos acesse nosso artigo sobre Pavement Condition Index. A Figura 6 ilustra a escala de avaliação da serventia.
A variação da serventia, ou seja, a variação entre o índice de serventia inicial após a construção do pavimento e o índice de serventia final quando o pavimento encontra-se em uma situação de não trafegabiladade, é utilizado em equações de desempenho dos pavimentos. Além disso, a variação da serventia é utilizada para definir o momento de realizar uma manutenção, conforme Figura 7.
O Fator de equivalência de carga (FEC)
No método oficial de dimensionamento da AASHTO (1993) foram estabelecidas equações para a equivalência entre cargas dos diferentes eixos, tomando como critério de ruptura a redução da serventia do pavimento ilustrado na Figura 7. Essas equações são utilizadas para “transformar” o tráfego em um eixo rodoviário padrão, definido como o eixo simples de rodas duplas com 80kN e 560kPa de pressão de enchimento dos pneus.
O Fator de equivalência de carga, encontrado através de regressão dos dados das pistas experimentais, apresentam uma relação de quarta potência chamado muitas vezes de lei da quarta potência. Nessa relação, o fator de equivalência do tráfego é definido pelo quociente da carga de um eixo qualquer pela carga do eixo-padrão, e elevado a quarta potência, conforme Equação 1.
Método de dimensionamento AASHTO (1993)
Com os resultados das pistas experimentais da AASHO, foi criado em 1993 um método de dimensionamento que incorpora o critério de ruptura com base na serventia dos pavimentos, avaliado através da equação de desempenho e em valores de número estrutural. A equação de desempenho é apresentado na Equação 2. Para conhecer detalhadamente o método de 1993 e aprender a dimensionar os pavimentos com base na serventia, acesse nosso artigo sobre o método da AASHTO.
A importância das pistas experimentais da AASHO
Conforme já citado, as pistas experimentais da AASHO estabeleceram diversos critérios para o dimensionamento e a avaliação do desempenho de pavimentos, por exemplo o fator de equivalência de carga. Além disso, em diversos países os resultados da AASHO ainda são utilizados para estabelecer os métodos de dimensionamento.
Na Australia, no método da AUSTROADS (2017) o fator de equivalência de carga utilizado para expressar o tráfego em termos de eixos simples de rodas duplas (eixo rodoviário padrão) segue a lei de quarta potência. No Brasil, o método do DNIT (2006), elaborado por SOUZA (1979), utiliza de conceitos definidos na AASHO como o coeficiente estrutural dos materiais de pavimentação.
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Referências:
AUSTROADS. GUIDE TO PAVEMENT TECHNOLOGY PART 2: PAVEMENT STRUCTURAL DESIGN. SIDNEY, 2017.
BALBO, J.T. PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: Materiais, projeto e restauração. São Paulo, 2007.
BURMISTER, D.M; (1943). THE THEORY OF STRESSES AND DISPLACEMENTS IN LAYERED SYSTEM AND APPLICATIONS TO THE DESIGN OF AIRPORT RUNWAYS. PROCEEDINGS. HRB. 23. ANNUAL MEETING. WASHINGTON, DC, V.23, 1943.
BURMISTER, D.M; (1945). THE GENERAL THEORY OF STRESSES AND DISPLACEMENTS IN LAYERED SYSTEM. I, II AND III, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, EUA, 1945.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT). (2006); MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO. PUBLICAÇÃO IPR 719. 3° EDIÇÃO. RIO DE JANEIRO, 2006.
SOUZA, M.L; (1979) MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS. 2 ED, ATUAL. RIO DE JANEIRO: IPR. DITC, 1979
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