2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL
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UFPR – TAP 2010 2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL AVALIAÇÃO ESTRUTURAL: – Comportamento da estrutura x tráfego DEFORMAÇÕES PERMANENTES: – Caráter residual – Flechas nas trilhas, rupturas plásticas
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2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL
� AVALIAÇÃO ESTRUTURAL:– Comportamento da estrutura x tráfego
� DEFORMAÇÕES PERMANENTES:– Caráter residual– Flechas nas trilhas, rupturas plásticas
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2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL
� DEFORMAÇÕES RECUPERÁVEIS:
– Comportamento elástico da estrutura• Cessam após passagem da carga• Esforços de tração ���� Levam à fadiga• Refletem bem o comportamento da estrutura
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2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL
� AVALIAÇÃO ESTRUTURAL:
– PROCESSO DESTRUTIVO:
• Sondagens e ensaios
– PROCESSO NÃO-DESTRUTIVO:
• Deflectometria
� DEFORMABILIDADE:
– Análise da deformação elástica do pavimento sob a ação de uma carga ou esforço
– Vinculação com o desempenho em serviço
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DEFORMADAS E SEUS PARÂMETROS
� Comportamento da estrutura x tráfego
� Na prática: medida segundo a longitudinal
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ÁREAS DE CONTATO DOS PNEUMÁTICOS
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MEDIDA DE DEFLEXÕES
� Viga Benkelman:
–– Carga de eixo de 8,2 tfCarga de eixo de 8,2 tf–– CCáálculo de lculo de dd00: d: d 00 = (L= (L00 –– LL ff ) x F) x F–– F = constante (relaF = constante (rela çção entre braão entre bra çços)os)–– CCáálculo de uma deformada completa (exemplo)lculo de uma deformada completa (exemplo)
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- MEDIDA DE DEFLEXÕES
� Operação da Viga Benkelman:
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Foto histórica
Bolivar
Armando
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MEDIDA DE DEFLEXÕES
�� FallingFalling WeigthWeigth DeflectometerDeflectometer (FWD):(FWD):–– Simula melhor a aSimula melhor a a çção dinâmica da cargaão dinâmica da carga–– Impacto de peso sobre placa circularImpacto de peso sobre placa circular–– Deflexão em 7 sensoresDeflexão em 7 sensores–– Pulso de cargaPulso de carga–– Carga de pico: 4,1 kgfCarga de pico: 4,1 kgf
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�� FallingFalling WeigthWeigth DeflectometerDeflectometer (FWD):(FWD):
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PARÂMETROS DAS DEFORMADAS
aa-- DEFLEXÃO MDEFLEXÃO MÁÁXIMA (XIMA (dd00))
-- Reflete Reflete deformabilidadedeformabilidade ((resiliênciaresiliência) global da estrutura) global da estrutura-- Maior Maior dd00 , mais el, mais eláástica (resiliente) a estruturastica (resiliente) a estrutura
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
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b. FATOR DE FORMA b. FATOR DE FORMA FF11
ddoo –– dd6060
FF11 = =
dd3030
REFLETE A RIGIDEZ RELATIVA DAS CAMADASCOESIVAS SUPERIORES DA ESTRUTURA
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
Menor F1, maior a rigidez relativa
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c. FATOR DE FORMA c. FATOR DE FORMA FF22
dd3030 –– dd9090
FF22 = =
dd6060
REFLETE A RIGIDEZ RELATIVA DA REFLETE A RIGIDEZ RELATIVA DA
BASE E PORBASE E PORÇÇÃO INFERIOR DOÃO INFERIOR DO
PAVIMENTOPAVIMENTO0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
Maior F2, maior a rigidez relativa
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d. PARÂMETRO d. PARÂMETRO ““ÁÁREAREA””
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
Kdo
ÁÁREA = K / doREA = K / do
Baixos valores de Área:estrutura do pavimento não difere muito do subleito
Máximo valor de Área: 914 mm (d0 = d30 = ... = d90)
91,4 cm
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ÁREA d0Baixa BaixaBaixa AltaAlta BaixaAlta Alta Estrutura forte sobre subleito fraco
TENDÊNCIAS INFERIDAS A PARTIR DE d0 E ÁREA
TENDÊNCIAEstrutura fraca sobre subleito forteEstrutura fraca sobre subleito fracoEstrutura forte sobre subleito forte
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PAVIMENTO
Placa de CCP sadia
Placa de CCP
Pavimento com CBUQ = 10cm
Pavimento com CBUQ < 10cm
Pavimento com TS (estrutura delgada)Pavimento com TS (estrutura fraca)
740 - 810
410 - 530
380 - 430
300 - 380
530 - 760
VALORES TÍPICOS DE ÁREA
ÁREA (mm)
610 - 840
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e. RAIO DE CURVATURAe. RAIO DE CURVATURA
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
x
do
dx
5 . X2
Rx =
do - dX
- No Brasil, em geral adota-se X=25cm
-Raio é muito influenciado pela porção superior da estrutura
- R < 100 m: mau comportamento?
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f. f. PRODUTO R x dPRODUTO R x d
(LCPC / Fran(LCPC / Fran çça)a)
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria
� Avaliar e comparar os parâmetros correspondentes a duas deformadas FWD como segue:
Força Deflexões (0,01 mm) Temp Temp(kgf) D0 D20 D30 D45 D65 D90 D120 ar (ºC) pav (ºC)
92,850 40620 18 14 12 10 8 6 5 18 19
Km
SP-270 (pavimento semi-rígido)
0
5
10
15
20
0 30 60 90 120 150
d
cm
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria …
Força Deflexões (0,01 mm) Temp Temp(kgf) D0 D20 D30 D45 D65 D90 D120 ar (ºC) pav (ºC)
122 4531 85 56 43 32 18 15 10 37 25
BR-277 (pavimento flexível)
Km
0
20
40
60
80
100
0 30 60 90 120 150
d
cm
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria …
Resolução:
Estrutura d0 d25 d30 d60 d90Cimentada 18 13 12 9 6Flexível 85 50 43 20 15
Estrutura F1 F2 K d0 Área R25 RxdCimentada 0,75 0,67 9784 18 544 625 11250Flexível 1,53 1,4 33848 85 398 89 7589
0,01mmxmm 0,01mm mm m mx0,01mm
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APLICAÇÕES
-- DEFLEXÃO MDEFLEXÃO MÁÁXIMAXIMA-- Definir segmentos homogêneosDefinir segmentos homogêneos
-- Deflexão de projeto: dDeflexão de projeto: dcc = d + = d + σσ-- CCáálculo da espessura de reforlculo da espessura de reforçço (vo (váários rios
mméétodos)todos)
-- IdentificaIdentificaçção de pontos debilitadosão de pontos debilitados
-- Acompanhamento durante a construAcompanhamento durante a construççãoão
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-- DEFLEXÃO DEFLEXÃO
ADMISSADMISSÍÍVELVEL
-Problema complexo
- Exemplo 1: PRO-10
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-- DEFLEXÃO ADMISSDEFLEXÃO ADMISSÍÍVELVEL
Exemplo 2: PRO-11
log d adm = 3,01 - 0,176 log N
Exemplo 3: Tecnapav (PRO-269)
loglog ddadmadm = 3,148 = 3,148 –– 0,158 0,158 loglog NN
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-- AVALIAAVALIAÇÇÃO DO MÃO DO MÓÓDULO DO SUBLEITODULO DO SUBLEITO
a
r
σ0 d (r)
z = r
P0=40KN
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C = 1,1 C = 1,1 loglog ( r / a ) + 1,15 ( r / a ) + 1,15 µ= 0,40
σ0 . a2 . ( 1 –µ ) . CEEss = =
r . r . d (r)
0
50
100
150
0 30 60 90 120 150
Es
Esmín = ESL
r (cm)r (cm)
Exercício 3
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-- RETROANRETROANÁÁLISELISE
. Problema complexo . Problema complexo �� softwaresoftware
Estrutura do pavimento
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
d
Software
Módulos:
E1, E2, ..., En
Deformada
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AVALIAÇÃO DE MÓDULOS POR RETROANÁLISE
Softwares:
-Modulus; Evercalc, ...
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AVALIAÇÃO POR MÉTODO DESTRUTIVO
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AVALIAÇÃO POR MÉTODO DESTRUTIVO
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AVALIAÇÃO POR MÉTODO DESTRUTIVO
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3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
�� Serventia:Serventia:�� DefiniDefini çção da pista da AASHTOão da pista da AASHTO
� PSR - Present Serviceability Ratio (Subjetiva)
� PSI - Present Serviceability Index (Objetiva)
PSI = 5,03 - 1,91 log (1+ SV) - 1,38 (RD)² - 0,01 (C + P) ½
Serventia
Tráfego
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3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
�� Irregularidade: desvios em relaIrregularidade: desvios em rela çção a plano idealão a plano ideal
�� Decorre de problemas de construDecorre de problemas de constru çção ou de fatores ão ou de fatores
externosexternos
�� Influi na interaInflui na intera çção da superfão da superf íície da via com os vecie da via com os ve íículosculos
�� Importância: forte vinculaImportância: forte vincula çção a custos de operaão a custos de opera ççãoão
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3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
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3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
�� Usos da irregularidade:Usos da irregularidade:
–– AceitaAceita çção da qualidade (conforto ao rolamento)ão da qualidade (conforto ao rolamento)
–– DefiniDefini çção da necessidade de intervenão da necessidade de interven ççãoão
–– Estimativa da serventiaEstimativa da serventia
•• PSI PSI = 4,66 e – 0,0053.QI
–– Modelos de previsão de desempenhoModelos de previsão de desempenho
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MEDIDA DA IRREGULARIDADE
�� MMéétodo de Ntodo de N íível e Mira:vel e Mira:–– Experimento internacional (Brasil Experimento internacional (Brasil –– 1992)1992)–– QI = QI = -- 8,54 + 6,17 AV8,54 + 6,17 AV1,01,0 + 19,38 AV+ 19,38 AV2,52,5
–– QI = quociente de irregularidade (cont/km)QI = quociente de irregularidade (cont/km)–– AssociaAssocia çção com ão com QuarterQuarter IndexIndex dodo PPerfilômetroerfilômetro GMR GMR
(QI em m/km)(QI em m/km)–– UtilizaUtiliza çção em bases de calibraão em bases de calibra çção:ão:
•• A partir de N e M A partir de N e M �������� estimativa de QIestimativa de QI
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
�� Sistemas tipoSistemas tipo --resposta:resposta:–– QuantificaQuantifica çção do trabalho da suspensão de veão do trabalho da suspensão de ve íículoculo --
teste a certa velocidade (a cada 200m)teste a certa velocidade (a cada 200m)–– Necessidade de calibraNecessidade de calibra çção e aferião e aferi ççãoão–– V = 40 a 80 kmV = 40 a 80 km // hh
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Sistema Tipo-Resposta
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
�� CalibraCalibra çção de Sistemas Tipoão de Sistemas Tipo --Resposta:Resposta:–– SeleSeleçção de 20 bases (200m cada)ão de 20 bases (200m cada)–– Irregularidade alta, mIrregularidade alta, m éédia e baixadia e baixa–– NNíível e mira: de 0,5 em 05m vel e mira: de 0,5 em 05m –– CCáálculo do QI = f (AV)lculo do QI = f (AV)–– MediMedi çção com o integrador: leituras Lão com o integrador: leituras L–– CorrelaCorrela çção: QI = f ( L ), para cada ão: QI = f ( L ), para cada vveloceloc idadeidade–– Em geral: QI = a + b x LEm geral: QI = a + b x L
�� ÍÍndice internacional de irregularidade (IRI):ndice internacional de irregularidade (IRI):–– IRI = QI /13 (mIRI = QI /13 (m // km)km)
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MERLIN
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
�� Sistemas a laser:Sistemas a laser:
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
�� Parâmetros de irregularidade em Concessões no PR:Parâmetros de irregularidade em Concessões no PR:–– Fase de recuperaFase de recupera çção inicial: ão inicial:
•• IRIIRImmááxx = 4 m/km= 4 m/km–– Pavimentos novos ou restaurados:Pavimentos novos ou restaurados:
•• IRIIRImmááxx = 2,5 m/km= 2,5 m/km�� O que isso traduz em termos de serventia (PSI)?O que isso traduz em termos de serventia (PSI)?
•• PSI PSI = 4,66 e – 0,0053.QI
•• IRI = QI /13IRI = QI /13
•• IRIIRImmááxx = 4 m/km = 4 m/km •• IRIIRImmááxx = 2,5 m/km= 2,5 m/km
QI = 52 cont/km PSI = 3,5
QI = 33 cont/km PSI = 3,9
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
�� QualificaQualifica çção quanto ão quanto àà irregularidade:irregularidade:
Condição IRI (m/km)
QI (cont./km)
Boa 1,0 - 3,5 13 - 45
Regular 3,5 - 4,5 45 - 59
Ruim > 4,5 > 60
