Análise da influência do diferencial térmico positivo em placas de concreto para dimensionamento e análise de fadiga

Figura 1 – Pavimento de Concreto no Aeroporto de Madri. Fonte: Autor, 2020.

O dimensionamento de pavimentos de concreto simples é realizado utilizando a teoria das placas isótropas, onde a estrutura apoiada em um meio elástico que por simplificação é representado por molas que não transmitem esforços de cisalhamento entre si. Neste modelo simplificado, o solo responderia com uma reação aos esforços impostos sobre a placa e estaria condicionada ao deslocamento na superfície da placa. Dessa forma, a constante elástica é chamada de módulo de reação do subleito e ela está relacionada com a rigidez do sistema.

Em muitos métodos de dimensionamento de pavimentos de concreto, o empenamento térmico não é considerado nas análises para determinar as tensões críticas solicitadas por cada eixo. Os modelos de fadiga, utilizados para determinar o consumo de fadiga pela hipótese de Palmgren-Miner, utilizam a relação de tensões para avaliar a fadiga na estrutura. A relação de tensões é definida pelo quociente entre a tensão de tração solicitante pelo eixo em questão e a resistência a tração à flexão, sendo a última geralmente assumida nos métodos de dimensionamento como 4,5 MPa em 28 dias. O dimensionamento da PCA (1984) utiliza o método dos elementos finitos para análise de tensões e a vida útil da estrutura é definida pelo critério do consumo de fadiga. Neste método, além dos limites de utilização quanto ao módulo de elasticidade empregado, não são consideradas as tensões de empenamento térmico. Segundo Balbo (2009) a equação de fadiga utilizada pela PCA (1984) possui uma faixa de aplicação para relações de tensão variando de 0,55 a 0,45. Dessa forma, relações de tensão inferiores a 0,45 são consideradas como ilimitadas.

Para análise da influência do empenamento térmico e outros fatores que afetam o dimensionamento de estruturas de pavimentos de concreto, serão analisados algumas posições de carga em uma estrutura pré definida e seguindo algumas recomendações de outros autores para definição dos parâmetros dos materiais utilizados.

As limitações em métodos de dimensionamento – Como dimensionar um pavimento de mineração?

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Figura 1 – Haul Truck. Fonte da Figura: https://www.miningglobal.com/

No decorrer de um curso de graduação em engenharia civil o aluno passa por uma série de disciplinas para uma análise estrutural, a resistência dos materiais e a teoria das estruturas tornam-se rotineiras a partir do segundo ano da engenharia. Geralmente essas disciplinas focam mais em análises de vigas e pilares, sendo que outras estruturas ficam para um segundo plano e abordadas em disciplinas específicas.

Em algumas faculdades a disciplina de estradas é muito genérica e, com isso, não consegue apresentar todos os conceitos que envolvem a engenharia rodoviária ou, em um sentido mais amplo, a infraestrutura de transportes. Falta carga horária para uma abordagem ideal. Dessa forma, a área de pavimentação é pouco estudada em nível de graduação e, na maioria dos casos, o método de dimensionamento de pavimentos é apresentado sem a correta contextualização e sem detalhar suas limitações. Limitações estas tanto em níveis de carga quanto de previsão de desempenho.

Influência do trem de pouso para definição da Aeronave crítica em Pavimentos

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Fonte: https://www.businessinsider.com/

O Mix de Frota é o conjunto de aeronaves de todas as companhias aéreas que operam em um determinado aeroporto para atender uma demanda estabelecida na previsão do tráfego, o qual é função do volume anual de passageiros e do Mix de Frota da hora pico. As companhias aéreas possuem em sua frota aeronaves de diferentes categorias, ou seja, cada uma opera para um determinado objetivo e com isso reduzem custos.

De acordo com o site oficial da LATAM, a companhia aérea possui em sua frota 6 tipos de aeronaves divididas para rotas domésticas e rotas internacionais. A companhia utiliza para rotas domésticas as aeronaves da Airbus modelos A319, A320 e A321. Já para rotas internacionais a companhia utiliza dois modelos da Boeing, B767 e B777, e o modelo A350 da Airbus. Observando a Frota da LATAM podemos analisar o peso máximo de decolagem dessas aeronaves e o seu trem de pouso principal, conforme resumo do Quadro 1 de valores fornecidos pela ANAC.

Por que é tão difícil dimensionar pavimentos com precisão?

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Durante muito tempo os ábacos desenvolvidos para dimensionamento de pavimentos e em vigor no Brasil através do método DNER (1981), nos levaram a uma breve e precipitada conclusão de que estruturas de pavimentos são fáceis de serem dimensionados.

Afinal nós calculamos o número de repetições do eixo padrão rodoviário (N), encontramos valores em ábacos e substituímos nas inequações para encontrar as espessuras equivalentes de material granular. Algo fácil, né? Mas não é bem assim.

Análise da relação entre a falta de aderência entre camadas e a vida de fadiga dos pavimentos flexíveis

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Figura 1 – Defeitos no pavimento do projeto asfalto novo após 4 meses de recapamento. Fonte: Autor (2018)

No final de 2017, durante o programa Asfalto novo, presenciei a execução de revestimento asfáltico com chuva. Vi também em outras oportunidades, não apenas realizadas pela prefeitura, a execução do revestimento sem esperar a cura da imprimação. Meses depois, pra ser mais exato 4 meses depois, o “asfalto novo” já apresentava diversos defeitos.

Na época desse ocorrido com o projeto da prefeitura eu até escrevi um artigo sobre o assunto, que você pode ler aqui mesmo no Além da Inércia clicando aqui.

Pois bem, mas o que esses fatos citados interferem no pavimento? Há alguma relação desses erros de execução com a vida útil dos pavimentos ou ocorreu um erro de projeto?

Todos os Caminhos levam a Roma

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Via Appia Antica – Roma. Fonte: Autor (2019)

Nessa primeira semana de março eu estive com minha esposa curtindo nossa lua de mel, e o lugar escolhido não poderia ser outro – Roma. A cidade que segundo a lenda foi fundada pelos irmãos Rômulo e Remo em 750 a.C possui diversas estruturas antigas, a ponto de deixar engenheiros e não-engenheiros maravilhados com sua grandiosidade. O Coliseu, Pantheon e as diversas basílicas são algumas dessas estruturas, conforme Figura 1.

Análise da Equivalência estrutural em Pavimentos Asfálticos

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O método de dimensionamento do DNER (1981) busca atender o parâmetro de ruptura do material de subleito medido no ensaio CBR. Com isso, o modelo para avaliações e espessuras está relacionado com a diminuição de tensões cisalhantes no subleito e, de forma implícita, diminui as deformações no topo da camada de subleito. As avaliações de tração na fibra inferior do revestimento, e deflexões do topo de revestimento, não são considerados nesse método.

Com base no dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER é possível variar as espessuras do pavimento, sendo que o método apresenta certas recomendações de espessuras do revestimento com base no número de repetições do eixo padrão. Por apresentar um fator de equivalência entre materiais, acaba possibilitando diminuir espessura de materiais mais custosos, como os betuminosos, e aumentar a espessura de materiais granulares para compensar essa diminuição.

Qual a influência da sobrecarga na estrutura dos pavimentos flexíveis?

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Fonte: http://g1.globo.com

O atual método de dimensionamento de pavimentos do DNIT considera a diminuição das tensões propagadas pelos veículos até a camada de subleito, com ábacos obtidos por conclusões da pista experimental da AASHO (atual AASHTO) e por métodos formulados pela USACE. Entretanto os principais defeitos estruturais causados em pavimentos resultam não só dos esforços de compressão na camada do subleito, mas também pelos esforços de tração presentes nas fibras inferiores da camada de revestimento.

Os atuais métodos de dimensionamento utilizados no exterior, e o novo método de dimensionamento mecanístico-empírico, consideram esses esforços como principais para o dimensionamento. Dessa forma, vamos entender a influência das sobrecargas em relação ao eixo padrão para um número N de 10^7.

Análise do “Programa Asfalto Novo” na Zona Leste de São Paulo

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Fonte: Autor, 2018.

Logo nos primeiros meses da gestão de João Dória na prefeitura de São Paulo foi anunciada a “melhoria” da qualidade dos pavimentos urbanos em diversas regiões. Segundo a prefeitura de São Paulo (2017) seriam investidos R$ 550 milhões para o Programa Asfalto Novo. Deste orçamento, mais de R$ 300 milhões fruto de multas de trânsito.

A ideia do projeto, que é a melhoria dos pavimentos da cidade de São Paulo, é essencial e necessária para cidade. Não é difícil trafegar por São Paulo e deparar-se com diversos defeitos nos pavimentos, sejam eles defeitos estruturais ou funcionais. A péssima qualidade dos pavimentos influencia também em maiores gastos com questões operacionais dos veículos. Dessa forma, um pavimento estruturalmente adequado, funcional e seguro é importante não apenas para o conforto no rolamento, mas também para o bolso do cidadão.

Estudo de Contenções de Solo para Acesso na Rodovia dos Imigrantes com Estrada dos Alvarengas

A Rodovia dos Imigrantes é uma das principais rodovias que dá acesso entre São Paulo e a Baixada Santista, a qual teve inauguração da pista norte em 1976 e da pista sul em 2002. Além do acesso para a região da baixada Santista, a Imigrantes é uma das principais rodovias que dá acesso ao município de São Bernardo do Campo. A Estrada dos Alvarengas é uma das principais vias de São Bernardo do Campo e que dá acesso a empresas como a Nestlé, ao Centro Universitário FEI, Hospital das Clínicas de São Bernardo do Campo, além de outras empresas de pequeno e médio porte. Embora apresente grande influência em São Bernardo do Campo, a Estrada dos Alvarengas não possui um acesso para São Paulo através da Rodovia dos Imigrantes e também não recebe tráfego da Rodovia. Moradores da região, ou até mesmo empresas que precisem transitar para São Paulo, necessitam de um longo percurso para o acesso.

A Figura 1 ilustra que um morador da região da Estrada dos Alvarengas precisa percorrer cinco quilômetros, em sentido contrário, para chegar ao mesmo ponto de partida na Rodovia dos Imigrantes e então partir ao seu destino.

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Figura 1 – Percurso entre Estrada dos Alvarengas e Rodovia dos Imigrantes. Fonte: Google Maps (2017)

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