Mecânica dos Pavimentos – Do início aos dias de hoje!

Figura 1 – Análise de tensões no ANSYS. Fonte: Autor, 2021.

A primeira teoria que possibilitou o estudo da mecânica dos pavimentos foi desenvolvida por Joseph Boussinesq (1842-1929) no final do século XIX, a qual permitia o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos em um meio elástico em função da profundidade de análise (z) e da distância radial (r). As equações propostas por Boussinesq consideravam a aplicação de uma carga pontual (P) em um meio semi-infinito, homogêneo, elástico e isotrópico com base na lei de Hooke generalizada, conforme Figura 1. Por considerar uma carga pontual, inicialmente as equações de Boussinesq não seriam válidas para uso em pavimentação. Contudo, as equações foram estendidas para uma carga uniformemente distribuída (p) sobre área circular de raio a, conforme Figura 2. (BALBO, 2007). Você pode conhecer mais sobre as Equações de Boussinesq no nosso artigo sobre o tema.

Como calcular os Fatores de Deformação para um Sistema de 2 Camadas (TSCE)

fatigue cracking
Figura – Trincas de fadiga na trilha de roda. Fonte: Autor (2018)

Com o avanço da mecânica dos pavimentos foi observado que os pavimentos possuem como uma das principais causas de trincas a ruptura por fadiga da camada, observado nas trincas de fadiga em trilhas de roda e também conhecido como trinca de couro de jacaré.

Os métodos mais recentes de dimensionamento de pavimentos consideram a deformação de tração na fibra inferior do revestimento, ou da camada estabilizada, como um critério de projeto para prevenir esses defeitos na estrutura. Quando analisamos as deformações, dois tipos principais podem ser considerados sendo eles:

Entenda o motivo da Teoria do Sistema de Camadas Elásticas (TSCE) ser tão importante para a Pavimentação

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Quando as deflexões são calculadas em um pavimento utilizando as equações de boussinesq (1885), as medidas obtidas em campo são bem diferentes daquelas calculadas. Isso ocorre pois a solução de boussinesq não considera o efeito da rigidez das camadas do pavimento.

O Prof Donald Burmister foi o responsável por desenvolver a teoria conhecida como teoria de sistema de camadas elásticas (TSCE), sendo essa desenvolvida em 3 artigos distintos. Em 1943 foi publicado o artigo “The Theory of Stresses and Displacements in Layered Systems and Application to the Design of Airport Runways” no Highway Research Board (HRB), onde foi formulada a solução para 2 camadas do pavimento e sua aplicação para análise de pavimentos aeroportuários. Em 1945 foi publicado no Journal of Applied Physics o artigo “The General Theory of Stresses and Displacements in Layered Soil Systems”com a teoria geral para aplicação em um sistema de duas camadas. Por fim em 1958 foi publicado o artigo “Evaluation of pavement systems of the WASHO Road Test by layered systems methods” com a expansão do método para o sistema de 3 camadas, considerando o revestimento, base e o subleito.

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