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Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL

VIAS DE COMUNICAÇÃO

11/19/19

VIAS DE COMUNICAÇÃOLuís de Picado Santos([email protected])

Pavimentos de Infraestruturas de Transportescaracterização e funcionamento

2


PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

22/19/19

3



FLEXÍVEIS

Misturas

Betuminosas

AGE

Misturas

Betuminosas

SEMI-RÍGIDOS

33/19/19

AGE

Misturas

Hidráulicas

AGE

Base Hidráulica

AGERÍGIDOS

4



44/19/19

5


+

PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

55/19/19

=

6


+

PAVIMENTOS RÍGIDOS

66/19/19

=

7



77/19/19

8


Função do leito do pavimento

88/19/19

9


PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS

99/19/19

10


PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS

1010/19/19

11


PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS

• FLEXÍVEIS(runway e taxiway)

Misturas

Betuminosas

1111/19/19

• RÍGIDOS(placa de estacionamento)

AGE

Misturas

Hidráulicas

AGE

12


Dimensionamento

Organização

• Definição das acções

• Adopção duma estrutura

• Comparação do estado de deformação resultante com o

1212/19/19

• Comparação do estado de deformação resultante com o

que os materiais suportam

• Ajustamento da estrutura ou dos materiais

• Estrutura Final

13


Evolução� Até II GG (anos 40 do século 20) dimensionamento empírico

� Na II GG dimensionamento semi-empírico (método de CBR em aeródromos estendido à rede

rodoviária)

� Tabelas de cálculo de tensão-deformação para relacionar com a necessidade de espessura

(cálculo complexo pouco aplicável)

� Finais anos dos anos 50 do século 20: ensaio rodoviário AASHO à escala real.

Dimensionamento

1313/19/19

Finais anos dos anos 50 do século 20: ensaio rodoviário AASHO à escala real.

� Com base no ensaio AASHO vários métodos (ábacos e catálogos) expeditos foram adoptados

pelas administrações em todo o mundo

� Anos 80 do século 20 desenvolvimento de métodos empírico-mecanicistas (Shell, Nottingham,

Asphalt Institute, Manual da AASHTO, etc) dando oriegem a tabelas de aplicação e depois nos

anos 90 a software apropriado. Muito baseados em comportamentos elástico-lineares.

� Até aos dias de hoje essas metodologias são aplicadas na prática, tendo-se introduzido alguns

melhoramentos. São as metodologias aceites em Portugal.

� A tentativa mais séria de introduzir um método empirico-mecanicista que integre a experiência e

a investigação dos últimos 30 anos é o Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG)

da AASHTO. Provavelmente será utilizado em todo o mundo nós próximos 5 anos, com as

adaptações feitas a cada país.

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Funcionamento da estrutura

Camadas ligadas

Pp

∆∆∆∆TwBerma ou talude

Precipitação

ττττt

Dimensionamento

1414/19/19

Camadas ligadas

Camadas granulares

Fundação

Berma ou talude

εεεε t

w

εεεεz

15


Dimensionamento

Critérios de Ruína: fadiga

Camadas ligadas

Camadas granulares

P

p

∆∆∆∆Tw

Berma ou talude

Precipitação

ττττt

εεεεt

Ensaio de extensão controlada

P

T

h

bP

1515/19/19

Camadas granulares

Fundação

w

εεεεz δ

a L-2a aL

h

NVida à fadiga

100

1000

10000

1 100 10000 1000000 100000000

N

εt

50% x P

2,0

80

36,0 .).08,1.856,0(−−

+= NEVbt

ε

εεεεt - extensão de tracção (adimensional)

N - número de eixos padrão de 80 kN

Vb - percentagem volumétrica de betume no volume total

E - módulo de deformabilidade da mistura betuminosa (em Pa).

Método da Shell

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Dimensionamento

Critérios de Ruína: deformação permanente

Camadas ligadas

Camadas granulares

P

p

∆∆∆∆Tw

Berma ou talude

Precipitação

ττττt

εεεεt

1,4

1,6

1,8

2,0

Def

orm

ação

acu

mu

lad

a (

mm

)

1616/19/19

Fundação

w

εεεεz

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tempo de ensaio (minutos)

Def

orm

ação

acu

mu

lad

a (

mm

)

25,0

80.−

= NKsz

ε

εεεεz - extensão vertical de compressão no topo do solo de fundação (adimensional)

N80 - número de eixos padrão de 80 kN

Ks – parâmetro que depende da probabilidade de sobrevivência atribuída no âmbito do

dimensionamento do pavimento. Toma o valor de 2,8x10-2 para 50% de probabilidade de

sobrevivência, 2,1x10-2 para 85% e 1,8x10-2 para 95%.

Método da Shell

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Organigramanº de eixos

padrão na

vida útil,

Np

Composição

das misturas

betuminosas

mód. de def.

do solo fun.

e da sub-base

Temperatura

de serviço no

pavimento

Velocidade

média dos

veículos

pesados

mód. de def.

da mistura

Análise

escolha da

geometria

Dimensionamento

1717/19/19

rodado padrão

BET

S-B

SF

Deformação Permanente

Fadiga

Nf

εt

εd

Nd

Danos de

fadiga

(Np/Nf)

e de

deformação

permanente

(Np/Nd)

não

sim

ESTRUTURA FINALanálise

económica

sim

dp

tε

ε

extensão

tracção inst.

Nf (fadiga)

admissível

ext. vert.

instaladaNd (def. per.)

admissível

não

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Camadas

betuminosas

Sub-base g.

(20 cm)

BASE BETUMINOSA

MACOPAV ASPHALT INSTITUTE

Dimensionamento Expedito

Dimensionamento

1818/19/19

BASE BETUMINOSA

Sub-base g.

(20 cm)

Base granular

(20 cm)

Camadas

betuminosas

BASE GRANULAR

Esf, módulo de deformabilidade (MPa)

Nú

mer

o d

e ei

xos-

pad

rão d

e 8

0 k

NCamadas

betuminosas

BETUMINOSAS

19


Dimensionamento Expedito

Dimensionamento

1919/19/19

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