Como dimensionar as Barras de Transferência em Pavimentos de Concreto

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Fonte da Figura: https://manetoni.com.br

As barras de transferência são aquelas posicionadas ao longo das juntas transversais dos pavimentos, e como o próprio nome já diz elas tem função de transferir parte da carga que uma placa recebe para a outra placa de concreto. O objetivo de transferir carga é porque as tensões e deflexões nas juntas são muito menores quando compartilhadas entre placas.

Uma barra de transferência cumprindo seu papel pode minimizar a formação de degraus (faulting) entre placas de pavimentos de concreto e prevenir o bombeamento de finos (pumping), o qual é utilizado como fator de projeto pelo método de dimensionamento da PCA (1984).

Aprenda a calcular Telas de Aço e Barras de ligação em Pavimentos de Concreto

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Fonte da Figura: https://www.masterplate.com.br

O uso de telas de aço para reforço em pavimentos de concreto tem como objetivo combater e resistir as tensões que resultam do atrito entre placa e subleito ou base, sendo colocadas as telas de forma longitudinal, transversal e também as barras de ligação ao longo das juntas longitudinais.

TELAS DE AÇO

As telas de aço são consideradas como reforços para o concreto e podem ser usadas para controlar o trincamento causado por tensões de atrito, ou seja ela não aumenta a capacidade estrutural do pavimento mas permite aumentar o espaçamento entre juntas e “amarrar” o concreto trincado para manter a transferência de carga por meio do intertravamento granular.

Como aliviar Tensões devido o Atrito em Placas de Concreto

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Fonte da Imagem: Huang, 2004

Quando um pavimento fica submetido a variações de temperatura ocorre a tendência de expansão ou contração da placa de concreto, essas movimentações resultam em atrito entre a placa e a fundação e provoca tensões de tração no concreto.

Para os pavimentos de concreto simples, ou seja, aqueles pavimentos que não apresentam armadura estrutural, o espaçamento entre juntas de contração deve ser escolhido de maneira que as tensões devido o atrito não causem fissuras.

Entenda o sistema de 3 camadas (TSCE) na Mecânica dos Pavimentos

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Fonte: https://www.custompavingwi.com

Em 1943 e 1945 foram publicados os artigos com a solução para 2 camadas do pavimento. O sistema de duas camadas foi discutido em 2 artigos distintos aqui no Além da Inércia, onde apresentamos o cálculo de tensões verticais, deflexões e também os fatores de deformação, esse último aplicado para rodas simples, duplas e tandem duplo.

Em 1958 foi publicado no Highway Research Board o artigo em que Burmister apresenta a expansão da teoria para um sistema de 3 camadas, contemplando revestimento, base e subleito. A Figura 1 ilustra um sistema de 3 camadas onde é possível observar 6 tensões, sendo elas:

Dos Gráficos de Influência ao MEF: A análise de tensões em Pavimentos de Concreto

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Fonte: https://www.cimentoitambe.com.br/

Antes da criação dos softwares de elementos finitos para cálculo de tensões e deformações, foram criados gráficos que tinham por função auxiliar no dimensionamento de pavimentos de concreto. Esses gráficos de influência são baseados na teoria de fundação de winkler, ou seja a teoria de molas ou teoria do liquido denso, e usados pela Portland Cement Association (PCA) para projeto de pavimentos.

Os gráficos foram desenvolvidos para carregamentos no interior da placa e nas bordas, ou seja, não há gráficos de influência para os carregamento de canto. Esses dois gráficos disponíveis eram utilizados para diferentes pavimentos, sendo os de carregamento no interior para pavimentos aeroportuários e os de carregamento na borda usados para pavimentos rodoviários.

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

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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:

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

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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.

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.

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.

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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