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

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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:

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Aplicação de Rodas Duplas para Cálculo de Tensões do Tráfego em Pavimentos de Concreto

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pavimento-de-concreto
Fonte da Imagem: http://infraroi.com.br/

No último artigo sobre Pavimentos de Concreto nós conversamos um pouco sobre o cálculo de tensões e deformações devido a solicitação causada pelo tráfego. Entretanto, foi informado que aquelas equações consideram apenas a aplicação de uma roda sobre o pavimento, algo totalmente irreal quando considerado um veículo rodoviário.

Dessa forma, precisamos de algumas alterações ou a introdução de um conceito para que o peso total do veículo (mais rodas) sejam consideradas na solicitação do pavimento. Quando um conjunto de rodas solicita o pavimento é necessário que essa carga seja convertida em uma área circular equivalente, contemplando o peso total.

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A teoria para cálculo de Tensões verticais e deflexões para 2 Camadas (TSCE)

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Fonte: freepik.com/

Conforme publicado no artigo intitulado “As Equações de Boussinesq“, as equações desenvolvidas pelo francês para cálculo de tensões e deformações no solo não tinham uma aplicação muito boa para pavimentos, pois não era possível considerar a rigidez de diferentes camadas que o compõem.

Observando isso, o engenheiro geotécnico Donald Burmister (1943; 1945 e 1958) desenvolveu, com base no que propôs Boussinesq em sua teoria, “A Teoria do Sistema de camadas elásticas“. A teoria de Burmister fez possível considerar a rigidez das camadas e consequentemente as propriedades de cada camada do pavimento. Para um sistema de camada única, ou seja, apenas o subleito sendo considerado, a tensão vertical que é desenvolvida em qualquer ponto do maciço de solo devido uma carga pontual aplicada na superfície é dado pela Equação da teoria de Boussinesq. Para outras situações é necessário utilizar dos conceitos de TSCE, que podem ser obtidos por ábacos ou softwares.

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Aprenda a calcular Tensões e deflexões devido o Tráfego em Placas de Concreto

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Fonte Imagem: http://viasconcretas.com.br

A solicitação causada pelo tráfego nas placas de concreto pode ser determinada de 3 formas distintas, sendo elas através das soluções analíticas, dos gráficos de influência desenvolvidos ou então com auxílio de análises computacionais com o método dos elementos finitos.

Nesse artigo iremos conversar um pouco sobre as soluções analíticas, calculando tensões e deformações no canto da placa, no interior da placa e na borda da placa. As soluções apresentadas abaixo aplicam-se quando é considerada apenas 1 roda, para demais rodas iremos abordar no próximo artigo.

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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.

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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?

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Os 3 tipos de Recalque na Mecânica dos Solos

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Figura 1 – Torre de Pisa. Fonte: http://analise-do-irreal.blogspot.com

A compressão é causada pela ação de expulsão da água ou do ar dos espaços vazios do solo, aumentando seu grau de compactação e causando o deslocamento das partículas de solo. Esse deslocamento do solo é chamado de recalque ou assentamento do solo, podendo causar diversos problemas em obras, causando trincas e podendo até levar a ruptura dependendo da estrutura. Dessa forma, precisamos determinar a compressibilidade do solo a qual e pode ser dividido em 3 categorias:

  • Recalque Elástico ou Imediato (Immediate or Elastic Settlement): É a deformação elástica dos solos secos, úmidos ou saturados.
  • Recalque por adensamento primário (Primary Consolidation Settlement): É resultado da alteração do volume em solos coesivos saturados.
  • Recalque por adensamento secundário (Secondary consolidation Settlement): É resultado do ajuste plástico da estrutura do solo.

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Como verificar a estabilidade dos taludes com o Método de Fellenius

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O cálculo da estabilidade de taludes é um assunto abordado em disciplinas de graduação, geralmente com o nome de Obras de Terra. Diversos são os métodos de cálculo disponíveis para essa verificação na mecânica dos solos, sendo muitas vezes uma escolha do engenheiro e calculista qual deles utilizar. Na prática de escritórios de engenharia são utilizados softwares que facilitam o cálculo e nesse artigo vamos tratar sobre um dos métodos empregados  e citar softwares utilizados em escritórios de geotecnia.

O método de Fellenius juntamente com o método de bishop são chamados de métodos das fatias, sendo os mais utilizados para o estudo da estabilidade de taludes. O método de fatias consiste em:

  • Dividir o talude em fatias de base com material único.
  • As tensões da base são geradas pelo peso da fatia.
  • calcula-se o equilíbrio do conjunto pela equação de equilíbrio em relação ao centro do círculo.

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Como verificar a estabilidade dos taludes através do Método de Fellenius

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O cálculo da estabilidade de taludes é um assunto abordado em disciplinas de graduação, geralmente com o nome de Obras de Terra. Diversos são os métodos de cálculo disponíveis para essa verificação na mecânica dos solos, sendo muitas vezes uma escolha do engenheiro e calculista qual deles utilizar. Na prática de escritórios de engenharia são utilizados softwares que facilitam o cálculo e nesse artigo vamos tratar sobre um dos métodos empregados  e citar softwares utilizados em escritórios de geotecnia.

O método de Fellenius juntamente com o método de bishop são chamados de métodos das fatias, sendo os mais utilizados para o estudo da estabilidade de taludes. O método de fatias consiste em:

  • Dividir o talude em fatias de base com material único.
  • As tensões da base são geradas pelo peso da fatia.
  • calcula-se o equilíbrio do conjunto pela equação de equilíbrio em relação ao centro do círculo.

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O Ensaio de Cisalhamento direto

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cisa

Existem diversas maneiras de determinar a resistência ao cisalhamento dos solos, dentre elas podemos destacar o ensaio de cisalhamento direto, ensaio triaxial, ensaio de cisalhamento simples, triaxial de deformação plana e o cisalhamento angular. Nesse artigo daremos foco no ensaio de cisalhamento direto.

O ensaio de cisalhamento direto é a forma mais antiga e fácil para determinar a resistência ao cisalhamento do solo, onde o equipamento necessário é uma caixa metálica para colocar o corpo de prova, e é aplicada uma força horizontal forma a separar a caixa.

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