DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO NACIONAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Marina Guzzon de Quadros

DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO NACIONAL

Santa Maria, RS 2018


DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO M ÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO NACIONAL

Trabalho de conclusão de curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheira Civil.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht



DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO M ÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO NACIONAL

Trabalho de conclusão de curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheira Civil.

Aprovado em ________________________ _______________________________: _______:

_________________________ ____________________________________ ___________________ ________ Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht (UFSM) (Presidente/Orientador) _________________________ ____________________________________ ___________________ ________ Profª. Drª. Tatiana Cureau Cervo (UFSM) _________________________ ____________________________________ ___________________ ________ Msc. Silvio Lisboa Schuster (UFSM)


AGRADECIMENTOS À toda minha família, em especial aos meus pais, Ivanete Guzzon e Claudemir de Quadros, meus incentivadores e apoiadores. Aos meus amigos e amigas, por todos os momentos de apoio, compreensão e descontração. À Base Júnior – Empresa Júnior de Engenharia Civil e à todo Movimento Empresa Júnior, por ter me proporcionado tantas experiências e momentos únicos, que contribuíram para o meu crescimento pessoal e profissional. Aos meus três locais de estágio, pelas oportunidades: oportunidades: à Engeambih – Soluções em Engenharia e Meio Ambiente, à CYGNE – Gestão e Execução e à Concretina Pré-moldados. Ao pessoal do GEPPASV, em especial ao orientador deste trabalho, Luciano Pivoto Specht, por todo acompanhamento e didática.

RESUMO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO NACIONAL AUTORA: Marina Guzzon Guzzon de Quadros ORIENTADOR: Luciano Pivoto Specht Os métodos de dimensionamento empíricos e semiempíricos de pavimentos asfálticos, usados até então, carregam muitas parcelas e variáveis empíricas, incluindo um grau de erro que, até certo limite, é considerado como aceitável. Esses métodos possuem limitações, já que são baseados em condições de clima, tráfego e material específicas de uma determinada situação, podendo resultar em dados superficiais quando há casos diferentes. O método nomeado MeDiNa (Método de Dimensionamento Nacional) aborda a metodologia mecanicista, se materializa em um software de mesmo nome e traz melhorias em termos de eficiência de dimensionamento estrutural. Ele permite a determinação das espessuras das camadas de pavimentos e reúne informações sobre os materiais que serão utilizados. Passa-se a considerar o pavimento como uma estrutura de múltiplas camadas, sujeita às cargas do tráfego e do clima. O presente estudo traz o dimensionamento de uma estrutura genérica em 1134 combinações de diferentes números N, confiabilidades, solos e britas graduadas usando o software MeDiNa, versão 1.0.1. A partir disso, retirou-se do software duas variáveis de resposta: espessura do revestimento de concreto asfáltico e deformação permanente. Por fim, submeteram-se tais dados à análise de regressão, para se conhecer quais parâmetros são mais influentes no roteiro do novo método. Também se incluiu no estudo a influência do fator de área de fadiga e levantaram-se questionamentos sobre os parâmetros k1 e k2 do concreto asfáltico. Em conclusão, o número N, a confiabilidade e o módulo de resiliência do concreto asfáltico guiam os dimensionamentos. Além disso, o fator de área de fadiga se mostra suficiente para representar o concreto asfáltico. O material principal que baliza o critério de deformação permanente é o solo.

Palavras-chave: Pavimentos flexíveis. Dimensionamento estrutural. Método mecanístico-empírico. MeDiNa.

ABSTRACT STRUCTURAL DESIGN OF ASPHALT PAVEMENTS WITH MECHANISTEMPHIRICAL METHOD: USE OF THE NEW NATIONAL METHOD OF STRUCTURAL DESIGN AUTHOR: Marina Guzzon de Quadros Quadros ADVISOR: Luciano Pivoto Specht Specht Existing pavement design methods, empiricals or semiempiricals, contain a lot of variables that include errors, which are acceptable depending on the analysis or method. Those methods are based on observations made for a given type of material, climate and location, and that is why empirical methods lead to superficial results: they do not represent all different situations. Therefore, the new method named MeDiNa emerges with a mechanistic approach to bring improvements in paving projects, in terms of structural efficiency. The software also called MeDiNa, allow the thickness determination of all pavement layers and gathers information about materials that will be used. Besides, it considers the pavement as one structure with multiple layers submitted by traffic and climate loads. So, the idea of this paper was to make an analysis of 1134 cases of a generic structure designed with MeDiNa, version 1.0.1, that combines different numbers N, calculation reliability, soils and graded rocks. From this, two response variables were chosen: concrete asphalt thickness of covering and permanent deformation. Those numbers were read by a regression analysis, to get to know which parameters are more influent along the new method script. Also, factor of fatigue area was included in the study and brought doubts about the importance of concrete asphalt parameters k1 and k2. In conclusion, number N, calculation reliability and resilient module of concrete asphalt are the most important to calculate a structure. Besides that, factor of fatigue area is sufficient to represent the concrete asphalt characteristics. The principal material against the permanent deformation is soil.

Keywords: Flexible pavements. Structural design. Mechanistic analysis. Software MeDiNa.

LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Distribuição de pressões em pavimento flexível (a) e rígido (b) ...... 16 Figura 2 – Camadas de um pavimento e tensões solicitantes ............ ............. 18 Figura 3 – Representação gráfica dos pulsos de carga e dos deslocamentos durante ensaio de MR ...................................................................................... 22 Figura 4 – Deformação de material granular durante um ciclo de carregamento ......................................................................................................................... 25 Figura 5 – Desenho esquemático de ATR ....................................................... 35 Figura 6 – Deformação plástica por camada do pavimento ............................. 35 Figura 7 – Esquema de um dimensionamento mecanístico de pavimentos ..... 37 Figura 8 – Dados iniciais necessários para funcionamento do programa ........ 38 Figura 9 – Dados necessários para inserir um novo material asfático ............. 39 Figura 10 – Dados necessários para inserir um novo material granular .......... 40 Figura 11 – Dados necessários para inserir um novo solo ............................... 41 Figura 12 – Interface do MeDiNa ..................................................................... 42 Figura 13 – Estrutura escolhida para o dimensionamento em estudo .............. 44 Figura 14 – Parâmetros de CBUQ já estabelecidos na base de dados do programa MeDiNa ............................................................................................ 45 Figura 15 – Resultados da análise estatística 1 ............................................... 55 Figura 16 – Fluxograma resumo das ordens de influência das análises à fadiga ......................................................................................................................... 62 Figura 17 – Fluxograma resumo das ordens de influência das análises à deformação permanente .................................................................................. 64

LISTA TABELAS Tabela 1 – Valores típicos de coeficiente de Poisson ...................................... 30 Tabela 2 – Números N e VDM usados ............................................................. 44 Tabela 3 – Confiabilidades e vias usadas ........................................................ 44 Tabela 4 – Parâmetros das britas graduadas usadas ...................................... 46 Tabela 5 – Propriedades dos solos usados ..................................................... 47 Tabela 6 – Cálculo do FAF ............................................................................... 48 Tabela 7 – Parâmetros estudados na Análise de Regressão ..................... ..... 51 Tabela 8 – Parâmetros estudados em cada Análise de Regressão ................. 52 Tabela 9 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 3 ...... 56 Tabela 10 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 5 .... 56 Tabela 11 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 7 .... 57 Tabela 12 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 9 .... 58 Tabela 13 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 11 .. 58 Tabela 14 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 13 .. 59 Tabela 15 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 15 .. 60 Tabela 16 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 17 .. 60

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ALFABETO BRASILEIRO H ASTM ANOVA A ATR BGS CA p P R² CA k1, k2 DP DNIT DNER FAF FV COPPE IPR MR

   D p N

VDM

Altura do corpo de prova American Society for Testing and Materials Analysis of Variance Área de contato pneu-pavimento Afundamento de trilha de roda Brita graduada simples Concreto asfáltico Carga por roda Carga vertical repetida aplicada diretamente no corpo de prova Coeficiente de correlação entre variáveis independentes e a variável dependente Concreto asfáltico Constantes determinadas experimentalmente Deformação permanente Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes Departamento Nacional de Estradas de Rodagem Fator de área de fadiga Fator de veículo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Instituto de Pesquisas Rodoviárias Módulo de resiliência ou de deformação resiliente Número admissível de aplicações de carga até a fadiga Números de eixos padrão Número de eixos padrão que podem provocar deformação no pavimento sem que exista ruína Percentual de resistência Pressão de enchimento dos pneus Tráfego de referência ao número de ciclos de aplicação de carga Volume médio diário de veículos

ALFABETO GREGO μ



 

Coeficiente de Poisson Espessura da camada de ordem ou da subcamada de ordem i Deformação de tração na camada asfáltica Deslocamento elástico ou resiliente Deformação elástica resiliente axial

  ()              

Deformação horizontal Deformação permanente específica Deformação plástica média da camada Deformação plástica total Deformação vertical Parâmetros de regressão múltipla não linear Tensão atmosférica de referência Tensão confinante Tensão de desvio Tensão horizontal de cisalhamento no fundo do revestimento

Tensão normal horizontal Tensão principal axial Tensão principal Tensões verticais no topo do revestimento Tensões verticais na base Tensões verticais no subleito

SUMÁRIO 1

INTRODUÇÃO .................................................................................... 13

1.1

OBJETIVO GERAL .............................................................................. 15

1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 15

1.3

ESTRUTURA DO TRABALHO ............................................................ 15

2

REVISÃO DE LITERATURA ............................................................... 16

2.1

PAVIMENTOS FLEXÍVEIS .................................................................. 16

2.1.1 Estrutura dos pavimentos ................................................................. 17 2.1.2 Materiais asfálticos ............................................................................ 19 2.1.3 Materiais granulares........................................................................... 23 2.1.3.1 Britas graduadas....................................................................................25 2.1.3.2 Solos......................................................................................................25

2.2

PARÂMETROS ELÁSTICOS DOS MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO28

2.2.1 Módulo de Resiliência ........................................................................ 28 2.2.2 Coeficiente de Poisson ...................................................................... 29 2.3 PARÂMETROS PLÁSTICOS DOS MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO30 2.4

COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DOS PAVIMENTOS .................. 31

2.4.1 Trincamento por fadiga...................................................................... 32 2.4.2 Deformação permanente ................................................................... 34 2.5 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ........................................... 36 2.6

FUNCIONAMENTO DO SOFTWARE MEDINA V1.0.1 ........................ 38

3

METODOLOGIA .................................................................................. 43

3.1

UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE MEDINA .............................................. 43

3.2

LEVANTAMENTO DE DADOS ............................................................ 46

3.2.1 Levantamento parâmetros solo ........................................................ 47 3.2.2 Cálculo do fator de área de fadiga .................................................... 47 3.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA ...................................................................... 49 4

RESULTADOS ..................................................................................... 53

4.1

ESTUDO ESTATÍSTICO DOS RESULTADOS .................................... 53

4.1.1

RESULTADOS DA ANÁLISE DO PAVIMENTO À FADIGA ............... 53

4.1.1.1 Resultados do combo 1: casos 1, 3 e 5.................................................52 4.1.1.2 Resultados do combo 2: casos 7, 9 e 11...............................................55 4.1.1.3 Resultados do combo 3: casos 13, 15 e 17...........................................57

4.1.1.4 Análise geral à fadiga............................................................................59

4.1.2 RESULTADOS DA ANÁLISE DO PAVIMENTO À DEFORMAÇÃO PERMANENTE ................................................................................................ 62 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................. 65 5.1

CONCLUSÕES .................................................................................... 65

5.2

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................... 66

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................... 67 APÊNDICE A – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 65% ............................................................................ 67 APÊNDICE B – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 75% ............................................................................ 78 APÊNDICE C – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 95% ............................................................................ 89 APÊNDICE D – Análise estatística 2 ............................................... 100 APÊNDICE E – Análise estatística 3 ............................................... 101 APÊNDICE F – Análise estatística 4................................................ 102 APÊNDICE G – Análise estatística 5 ............................................... 103 APÊNDICE H – Análise estatística 6 ............................................... 104 APÊNDICE I – Análise estatística 7 ................................................. 105 APÊNDICE J – Análise estatística 8 ................................................ 106 APÊNDICE K – Análise estatística 9 ............................................... 107 APÊNDICE L – Análise estatística 10.............................................. 108 APÊNDICE M – Análise estatística 11 ............................................. 109 APÊNDICE N – Análise estatística 12 ............................................. 110 APÊNDICE O – Análise estatística 13 ............................................. 111 APÊNDICE P – Análise estatística 14 ............................................. 112 APÊNDICE Q – Análise estatística 15 ............................................. 113 APÊNDICE R – Análise estatística 16 ............................................. 114 APÊNDICE S – Análise estatística 17 ............................................. 115 APÊNDICE T – Análise estatística 18.............................................. 116

13

1 INTRODUÇÃO O Brasil, de acordo com o Sistema Nacional de Viação (SNV, 2017) possui 212.866 quilômetros de rodovias pavimentadas e, 1.365.426, não pavimentadas. Isso se traduz em uma densidade de malha muito pequena, se comparada a outros países de dimensão territorial semelhante, e também reflete na deficiência da infraestrutura do país como um todo. Além de grande parte não estar pavimentada, cerca de 61,8% das rodovias levantadas na pesquisa da Confederação Nacional do Transporte (CNT), em 2017, encontram-se em estado regular, ruim ou péssimo. Em comparação com 2016, tal porcentagem era de 58,2%, o que indica que a malha rodoviária não obteve o investimento necessário para sua manutenção ou reparação. Segundo o resumo dos dados da pesquisa citada acima, o Brasil utiliza metodologias ultrapassadas, apresenta deficiências técnicas na execução, investe pouco, falha no gerenciamento e na fiscalização das intervenções e na manutenção das rodovias. Essa conclusão justifica a necessidade de mudanças bruscas na comunidade da pavimentação brasileira, incluindo a inserção de um novo hábito de dimensionamento, que ainda precisa transmitir uma percepção confiável e de simples uso. No Brasil, o modo mais utilizado para dimensionar pavimentos tem sido o método empírico que foi desenvolvido em 1966 pelo antigo DNER, agora DNIT, atualizado em 1981. Trata-se de uma abordagem generalista, em função de ensaios de CBR, em que várias situações são simplificadas, levando a uma análise não muito precisa sobre a situação e especificidades das diversas variáveis que influenciam no desempenho funcional e estrutural de um pavimento (FRANCO, 2007). Os métodos de dimensionamento empíricos e semiempíricos de pavimentos asfálticos, usados até então, carregam muitas parcelas e variáveis empíricas, incluindo um grau de erro que, até certo limite, é considerado como aceitável. Esses métodos possuem limitações, já que são baseados em condições de clima, tráfego e material específicas para uma determinada situação, podendo ser completamente diferentes em outro caso.

14 Visto isso, modelos mecanicistas ou mecanísticos-empíricos estão sendo amplamente estudados, a fim de se obter maior desempenho dos pavimentos e uma visão mais analítica do problema. Ainda, vê-se a necessidade de estudos sobre como relacionar alguns materiais e parâmetros que, muitas vezes, não se tem conhecimento do comportamento em campo e gera empecilhos na realização de um dimensionamento efetivo. O método nomeado MeDiNa (Método de Dimensionamento Nacional), desenvolvido a partir dos estudos de Filipe Franco, de termos entre o Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR), o Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE), o Centro de Pesquisas da Petrobrás (CENPES) e diversas Universidades do país, aborda a metodologia empírico-mecanicista e se materializa em um software de mesmo nome. Ele permite a determinação das espessuras das camadas de um pavimento e reúne informações sobre o tráfego e os materiais que serão utilizados. Em um século de tanta inovação e tecnologia, aliadas com preocupações ambientais, é natural que se busque melhorar os projetos de pavimentação, a fim de um uso mais racional e eficiente dos materiais. O MeDiNa, então, propõe tal busca pela melhora constante nos projetos. Visto isso, o presente trabalho almeja enaltecer a importância da metodologia mecanicista e obter uma maior sensibilidade em relação ao funcionamento do sistema citado.

15 1.1 OBJETIVO GERAL O objetivo dessa pesquisa é avaliar o dimensionamento de pavimentos asfálticos novos pelo método empírico-mecanicista usando o Software MeDiNa, versão 1.0.1, de maio de 2018. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Com base no objetivo geral, foram definidos os objetivos específicos a seguir: a) Dimensionar um pavimento genérico variando-se os materiais, número equivalente de eixos (N) e confiabilidade de cálculo do projeto; b) Projetar os pavimentos utilizando a proposta do novo método, materializado através do software MeDiNa, versão 1.0.1; c) Analisar estatisticamente os resultados; d) Determinar quais parâmetros dos materiais usados são determinantes para o dimensionamento. 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO Capítulo 1 – Introdução: Apresentação, justificativa do tema e delimitação dos objetivos. Capitulo 2 – Revisão bibliográfica: como funciona o dimensionamento de pavimentos em geral, quais os materiais e parâmetros mais utilizados e como o software MeDiNa funciona. Capítulo 3 – Metodologia: planejamento das etapas, levantamento de dados, dimensionamento por meio do MeDiNa e análise estatística. Capítulo 4 – Resultados: valores da análise de trincamento e espessuras de revestimento asfáltico feitos pelo MeDiNa, com posterior análise estatística dos resultados. Capítulo 5 – Conclusões: serão expostas as conclusões realizadas a partir da análise dos resultados obtidos. Apêndices – Resultados dos dimensionamentos e análises estatísticas.

16

2

REVISÃO DE LITERATURA Este capítulo contempla a revisão da literatura que aborda os principais

assuntos tratados neste trabalho, a fim de embasar as discussões e resultados. Começando-se pela apresentação de alguns conceitos a respeito dos pavimentos, desde sua estrutura, materiais e deformações. Após, aborda-se o dimensionamento de pavimentos flexíveis e como o novo Método de Dimensionamento Nacional funciona. 2.1 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Ceratti et al . (2011) afirmam que cerca de 97% das rodovias brasileiras pavimentadas são em pavimentos flexíveis, tendo o concreto asfáltico (CA) como o principal componente da camada de revestimento. São aqueles pavimentos nos quais a absorção de esforços se dá de forma dividida entre as camadas, em que as mais inferiores recebem as tensões mais concentradas em região próxima da área de aplicação de carga. Pavimentos flexíveis se diferem dos rígidos devido ao modo como as cargas são recebidas e distribuídas pela camada de revestimento. Nos rígidos, ocorre um estado plano de tensões, em que as deformações verticais se tornam desprezíveis. Na Figura 1, observa-se que o pavimento flexível distribui menos uniformemente as pressões verticais. Figura 1 – Distribuição de pressões em pavimento flexível (a) e rígido (b)

a) Fonte: Silva, 2012.

b)

17 Em suma, um pavimento com poucas camadas de revestimento se comporta como flexível, onde há altos níveis de deformação. Já se um pavimento asfáltico for muito espesso ou conter um módulo de resiliência muito acima dos padrões normais, poderá fornecer um comportamento mais rígido à estrutura. Ou seja, ambos os termos dão noção de comportamento.

2.1.1 Estrutura dos pavimentos Um pavimento constitui-se de várias camadas sobrepostas de diferentes materiais, formando uma estrutura que deve ser dimensionada para atender aos esforços gerados pelo tráfego de maneira duradoura. Tais materiais são compactados a partir da fundação do pavimento, ou seja, do subleito, e devem ser economicamente e ambientalmente viáveis. Cada camada tem uma ou mais funções específicas, colaborando para que o principal objetivo dos pavimentos seja cumprido: fornecer aos usuários aspectos como segurança e conforto. Para tanto, além de um bom dimensionamento, os níveis de serviço de manutenção devem também ser satisfeitos. A ação das cargas externas provocam esforços solicitantes que devem ser suportados e distribuídos pelas camadas do pavimento, sob qualquer condição. As deformações provocadas pelos esforços são compatíveis com sua natureza e resistência, de forma a não ocorrer ruptura ou danos prematuros. A estrutura é configurada de forma que os materiais de mais resistência se encontrem no topo, pois é onde as tensões atingem o pavimento com maior intensidade, como se vê na Figura 2. Já na base, as tensões sofrem certa distribuição e são menores. Ao seguir essa lógica, pode-se dimensionar um pavimento mais econômico, de maneira geral, facilitando o uso de materiais locais.

18 Figura 2 – Camadas de um pavimento e tensões solicitantes

Fonte: Bernucci et al . (2008)

A imagem acima ilustra as tensões verticais de compressão que o movimento dos veículos impõe à estrutura, sendo:

 : tensões verticais no topo do revestimento;  : tensões verticais na base;  : tensões verticais no subleito. Já  representa a tensão de tração ao fundo do revestimento. Também

ocorrem tensões horizontais referentes à frenagem, aceleração e mudanças de direção ao topo, ou seja, esforços de abrasão. Em relação ao revestimento, Bernucci, Ceratti, Motta e Soares (2008, p. 157) afirmam que:

Os pavimentos são estruturas de múltiplas camadas, sendo o revestimento a camada que se destina a receber a carga dos veículos e mais diretamente a ação climática. Portanto, essa camada deve ser tanto quanto possível impermeável e resistente aos esforços de contato pneu-pavimento em movimento, que são variados conforme a carga e a velocidade dos veículos.

A base e sub-base se destinam a resistir aos esforços oriundos dos veículos e distribui-los de forma aliviada para o subleito. Além de possibilitarem a drenagem subsuperficial do pavimento.

19 O subleito se mostra como a fundação da estrutura, é maciço e considerado, teoricamente, infinito. Não menos importante que as outras camadas, deve ser tratado com cuidado, pois até a profundidade de 0,6 a 1,5 metros abaixo do topo do revestimento as cargas impostas pelo tráfego são expressivas, de acordo com o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). Essa última camada pode ser formada pelo material próprio do terreno natural, desde que compactado e consolidado, em caso de cortes, e compactado e transportado, em caso de aterros. Deve-se fazer estudo prévio, pois caso o material do corte possua pouca resistência ao cisalhamento, pode ser prevista a execução de uma camada de solo de melhor qualidade, chamada de reforço do subleito. Assim, a função de estruturar se destina a suportar as repetidas cargas tanto horizontais, quanto verticais - sem que ocorram elevadas deformações elásticas e plásticas. Cada camada deve possuir certo desempenho funcional e estrutural, a ser dimensionado a partir do tráfego e esforços que o pavimento se sujeita.

2.1.2 Materiais asfálticos As misturas asfálticas são utilizadas tanto com função estrutural de bases de pavimentos quanto como camada de revestimento. Em relação às funções do revestimento, Franco (2007, p. 77) cita: As funções do revestimento em um pavimento são: criar uma superfície plana e segura para o rolamento das rodas dos veículos; permitir um rápido escoamento das águas provenientes de chuvas; e impedir que a água penetre no interior da estrutura do pavimento. Além disso, o revestimento deve possuir resistência suficiente para suportar as repetidas cargas, horizontais e verticais, provenientes do tráfego, sem que ocorram elevadas deformações elásticas e plásticas.

Para o dimensionamento mecanicista de pavimentos, é necessário conhecer o comportamento mecânico das misturas asfálticas quanto à

20 deformabilidade elástica, ou seja, conhecer o módulo de deformabilidade e o coeficiente de Poisson (Motta et al . 2002). Misturas que envolvem concreto asfáltico possuem módulos de deformabilidade dependentes da temperatura e, devido a isso, apresentam comportamentos termo viscoelásticos ou reológicos termos suscetíveis. Além das camadas asfálticas serem influenciadas pela temperatura, também são pelo tráfego: o nível de carga afeta o comportamento viscoelástico das misturas. Assim, tais camadas sofrem significativo dano por fadiga quanto maior for o número de ciclos de carga, ocorrendo acúmulo de deformações caso essas alcancem o domínio plástico. As misturas asfálticas sofrem deformações compostas em 3 parcelas: elástica, viscosa e plástica (permanente). A elástica refere-se à parcela que é recuperável e cessada após aplicação de carga, é somada à parcela viscosa e considerada no cálculo do módulo de resiliência. A viscosa é função do tempo de aplicação da carga e, a plástica, demonstra-se nas trilhas de roda, sendo irrecuperável. A fim de encontrar o módulo de resiliência do material, segue-se a metodologia de ensaio: DNER-ME 133/94 para Misturas Asfálticas, em que o mesmo equipamento pode ser usado para estudos de fadiga. O ensaio segue simplificadamente, os seguintes passos: Aplicação de compressão diametral em um corpo de prova cilíndrico



regular, de dimensões aproximadas de 100mm de diâmetro e 63,5mm de altura, para o caso de amostras moldadas no compactador Marshall; Condicionar o corpo de prova à 200 ciclos com tensão atuante menor



ou igual a 30% da resistência à tração; Controlar que a frequência de carregamento seja de 60 ciclos por



minuto, com 0,1 segundo de tempo de aplicação de carga e com pulso em forma semi-senoidal; Realizar a média aritmética dos valores determinados a 300, 400 e



500 aplicações de carga. Por fim, pela Equação 1, encontra-se o módulo de resiliência desejado:

21

  ()

(1)

Em que: MR: Módulo de Resiliência (MPa); P: carga vertical repetida aplicada diretamente no corpo de prova;

: deslocamento elástico ou resiliente registrado para 300, 400 e 500

aplicações de carga (P), em mm;

H: altura do corpo de prova, em mm; μ: coeficiente de Poisson.

Conforme regulamenta a norma brasileira, recomenda- se que μ possua um valor de 0,3, por isso que no próprio banco de dados do software MeDiNa, o mesmo valor é sugerido. Porém, de acordo com a metodologia proposta pela ASTM, o valor do coeficiente de Poisson deve ser dado pela seguinte expressão:

)        (       ()

(2)

Em que:

:

deformação vertical recuperável medida ao longo de um

comprimento de referência igual a três quartos do diâmetro do corpo de prova;

: deformação horizontal recuperável sobre o diâmetro horizontal do corpo de prova.

Medina e Motta (2015) relatam que a curva de deslocamento contra o tempo, após aplicação de um pulso de carga, possui um trecho inicial elástico com pico definido e outro trecho predominantemente viscoso, que se apresenta graficamente através de uma maior variação de inclinação de uma reta tangente hipotética, tomada a partir do pico de deformação elástica. Essa deformação viscosa se encerra com a aplicação de um próximo ciclo de carregamento. Para a determinação do módulo de resiliência, as parcelas de

22 deformação permanente do corpo de prova devem ser desconsideradas, tomando-se apenas a parcela de deslocamento recuperável, dada pela interseção das tangentes aos dois trechos da curva. A Figura 3 representa a curva deslocamento x tempo. Figura 3 – Representação gráfica dos pulsos de carga e dos deslocamentos durante ensaio de MR

Fonte: Bernucci et al . (2008)

Motta et al . (2002) descrevem como o comportamento do módulo de resiliência varia com as características de cada mistura. Segundo eles, pode-se dizer que o módulo de resiliência: 

Varia com a granulometria da mistura, sendo maior quanto mais grossa for a faixa adotada;



Varia com o ligante asfáltico sendo maior quanto menor a penetração do asfalto ou maior a sua viscosidade;



Não é muito sensível ao teor de asfalto, dentro da faixa normal de dosagem;



É influenciado pela relação asfalto/fíler e a própria natureza do fíler.

Para determinar os parâmetros k1 e k2 do material asfáltico, deve-se

23 proceder o ensaio de fadiga por compressão diametral e tração indireta a 25°C. Trata-se de um ensaio simples, mas demorado e funciona de acordo com a norma do DNIT 183/2018-ME. As etapas, simplificadamente, são as seguintes: 

Moldar três corpos de prova de acordo com a norma DNIT 136/2018-ME e obter a média da resistência à tração;



Posicionar sensor de deslocamento em cada corpo de prova, com alça própria;



Colocar corpo de prova no friso côncavo inferior de carga sobre a base da prensa e posicionar friso superior;



Assentar pistão de carga com o friso superior em contato com o CP diametralmente oposto ao friso inferior. A medida do deslocamento deve ser perpendicular ao eixo dos frisos de carga;



Aplicar uma carga F com frequência de 60 ciclos por minuto (1Hz), com tempo de carregamento de 0,1 segundo e 0,9 de descarregamento;



Inicialmente deve-se aplicar de 5 a 10 ciclos de carregamento, a fim de acomodar o sistema de medição de deslocamento. Após, começa-se a aquisição de dados para os demais golpes até os 60 ciclos;



Por fim, retira-se a alça com o sensor e continua-se o ensaio até a ruptura.

Assim, a partir da vida de fadiga e da deformação específica inicial, encontram-se os coeficientes k em questão. Vale lembrar que a função de transferência que ajusta o modelo de fadiga é estabelecida individualmente para cada equação indicada, para o método mecanístico-empírico.

2.1.3 Materiais granulares Os materiais granulares são provenientes da britagem de seixos, rochas ou solos naturais e são usados em camadas de base ou sub-base de pavimentos rodoviários e aeroportuários. São aqueles que não possuem

24 coesão e trabalham apenas à compressão, suportando a camada asfáltica e dispersando as cargas de roda para subleito. Medina (1997) aponta que o comportamento das camadas granulares, em relação ao carregamento do tráfego e do número N, mostra-se elástico não linear. Assim sendo, nesse trabalho, ao dimensionar os pavimentos no programa MeDiNa, será adotado um comportamento não linear para os materiais granulares. Segundo Lima (2016), é importante estudar os materiais granulares, visto que causam impacto na estrutura como um todo e são muitas as características dos agregados a serem consideradas: natureza geológica, forma de produção e forma de utilização na construção, entre outras. Eles são representados por seus parâmetros de módulo de resiliência (MR), coeficiente de Poisson e de deformação permanente (DP). Os materiais granulares são submetidos a equipamentos triaxiais de carga repetida, com vários níveis de tensão e controle dos corpos de prova, sendo aplicadas as tensões confinante

 e de desvio,  (pulsante). Com o

mesmo equipamento, é possível obter os parâmetros k, ψ e o módulo de

resiliência. Com o carregamento cíclico, ocorre aumento de rigidez e de deformação permanente, visto que materiais granulares não sofrem deformação por fadiga. Werkmeister et al . (2002) confirmam que a relação tensão-deformação para materiais granulares é dada por uma curva não linear que não faz o retorno no mesmo caminho após remoção de tensões, mas forma um laço de histerese. Vê-se tal laço na Figura 4.

25 Figura 4 – Deformação de material granular durante um ciclo de carregamento

Fonte: Lima, 2016.

Concomitantemente com a medição da deformação permanente (DP) é possível a medir módulos de resiliência, para apenas um único estado de tensões a cada corpo de prova. Entretanto, de acordo com Lima (2016, p. 21): Para achar o modelo de deformação permanente é realizado um ensaio específico, não aproveitando o que é medido no de resiliência. Isto se deve ao número de ciclos para o módulo de resiliência ser bem inferior ao número de repetições necessários para se ter uma avaliação efetiva para a deformação permanente e se haverá tendência ao acomodamento.

Por fim, para determinar os parâmetros k, usa-se o modelo simples (Equação 3) ou composto (Equação 4).

 1∗    1∗   ∗

 

Em que:













MR: Módulo de Resiliência (MPa);

: tensão confinante;   (   ): tensão desvio;



 

k1, k2, k3: coeficientes de regressão.

(3) (4)

26

Para Castelo Branco et al . (2006), as dimensões, formas, angularidade e textura superficial das partículas dos solos e britas influenciam na construção do pavimento como um todo e na sua vida útil. Por isso, é importante a existência de métodos para seleção de tais materiais, sendo fundamental que já na etapa de projeto se considere as condições necessárias para que as camadas possam resistir às deformações plásticas excessivas. 2.1.3.1 Britas graduadas

As britas graduadas simples (BGS) são amplamente utilizadas em bases e sub-bases de pavimentos, desde que contenham distribuição bem graduada, em diferentes composições de faixas granulométricas. São consideradas como material permeável ou medianamente permeável. Uma mistura é considerada bem graduada ou densa quanto mais próxima for da linha de densidade máxima, apresentando bom intertravamento e baixa permeabilidade, o que é esperado para BGS. Busca-se misturas com baixo volume de vazios e um bom embricamento, a fim de promover uma estrutura mais estável e menos permeável. Essas características podem ser reveladas em curvas granulométricas. Uma boa curva é aquela aproximadamente contínua, sem falta de partículas de dada fração, o que representaria uma brita bem graduada. Além de serem usadas nas estruturas nos pavimentos, são recomendadas para melhoria de rolamento em estradas não pavimentadas, obras de base, aterros, acertos topográficos, entre outros. 2.1.3.2 Solos

Há diversas classificações para solos, que variam de acordo com comportamentos químicos ou físicos. Para fins de classificação quanto à resiliência, solos granulares são aqueles que tem 35% em peso ou menos passando na peneira (0,075mm) e os finos são aqueles que possuem mais de 35% em peso passando nessa malha.

27 Segundo o DNIT, os solos granulares podem ser dividido em 3 classes: A, B e C. Tal classificação foi viável com os estudos de Medina e Preusller, em 1980, que concluíram que a granulometria era balizadora no comportamento resiliente dos solos granulares. Sendo possível inferir os valores de MR seguindo a faixa granulométrica de cada mistura, segundo eles. Já o Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) ou Classificação Universal de Casagrande é oriundo do Unified Soil Classification System (USCS), normatizado pela ASTM D 2487 (2008) e também pela classificação do Transportation Research Board (TRB), antigo Highway Research Board (HRB) ou AASHO. Tal Sistema é baseado na granulometria e características plásticas dos solos. Porém, utilizá-lo em solos tropicais não reproduz resultados reais, visto que apresentam especificidades mineralógicas e estruturais. A classificação MCT (Miniatura Compactado Tropical), então, vem para tratar das peculiaridades dos solos tropicais, sugerida por Nogami e Vilibor (1995). É baseada em propriedades obtidas em corpos de prova cilíndricos compactados em equipamento miniatura. Divide os solos em duas classes de comportamento: laterítico (L) ou não-laterítico (N). Ainda, traz mais classificações para esses grupos: argilosos (G), arenosos (A) e siltosos (S). No caso de solos argilosos, Preusller e Pinto propuseram, em 1982, a classificação resiliente em tipos I, II e III. Sendo os solos tipo I com valor elevado de módulo de resiliência, os II com valor intermediário e os III, com baixo MR. De acordo com Guimarães (2001), os principais fatores que afetam a deformação permanente em solos são: a) Tensão: estado de tensões, rotações das tensões principais com o deslocamento da carga de roda e histórico de tensões. b) Carregamento:

magnitude,

número

de

aplicações,

duração,

frequência e sequência de carga; c) Umidade: percentual de umidade, permeabilidade do material, grau de saturação e poro-pressão; d) Agregado: tipo de agregado, forma da partícula, granulometria, porcentagem de finos, tamanho máximo dos grãos e massa específica real dos grãos.

28

Assim, pode-se inferir que: 1) As deformações permanentes aumentam expressivamente com o acréscimo da tensão desvio (Delgado, 2012; Guimarães, 2001); 2) A taxa de acréscimo da deformação permanente diminui à medida que aumenta o número de ciclos (Delgado, 2012; Guimarães, 2001; Lima, 2016); 3) À medida que a umidade aumenta, cresce também a deformação (Rezende, 2009); 4) Quanto maior quantidade de grãos no mesmo volume, maior contato e intertravamento entre eles: o aumento da massa específica contribui para a redução da deformação permanente (Von der Osten, 2012). 2.2 PARÂMETROS ELÁSTICOS DOS MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO De acordo com Motta (1991), os métodos mecanicistas de dimensionamento se referem sempre aos níveis de tensões e deformações calculadas no pavimento para interpretar o desempenho de uma estrutura.

2.2.1 Módulo de Resiliência Segundo Medina e Motta (2015), resiliência significa a energia armazenada em um corpo deformado elasticamente, a qual é devolvida conforme cessam as tensões causadoras da deformação, correspondendo assim, à energia potencial de deformação. Já para Balbo (2007), a definição de módulo de resiliência é a capacidade do material resguardar deformações depois de cessada a ação da carga. Todos os materiais de pavimentação podem ser ensaiados para se obter um módulo de resiliência, desde solos, materiais granulares e, inclusive, misturas asfálticas. Entretanto, para materiais granulares, o mais usado é o ensaio de compressão triaxial de cargas repetidas. Já as misturas asfálticas podem ser

29 submetidas a variados ensaios, como: de viga a flexotração, de cilindro à compressão axial, de tronco de pirâmide à flexão em balanço e de cilindros à compressão diametral, sendo este último o mais corrente. O módulo de resiliência pode ser determinado em campo ou laboratório e, experimentalmente, é determinado pela relação de tens ão aplicada (σ) e deformação sofrida (ε). Em 2.1.2, descreve-se a Equação 1 para o MR de

materiais asfálticos. A seguir, na Equação 5, encontra-se a que se refere ao módulo dos solos. 









(5)

Em que: MR: Módulo de Resiliência (MPa);

: tensão de desvio =  ; : tensão principal maior (vertical, variável); : tensão principal menor (horizontal, confinante); : deformação elástica resiliente axial (vertical). –

2.2.2 Coeficiente de Poisson O coeficiente de Poisson, representado por μ, é obtido através de ensaios de compressão uniaxiais. Calcula-se com a Equação 6, que relaciona





a deformação vertical imposta ( ) ao material pela deformação horizontal ( ) sofrida no corpo de prova.



   

Para Balbo (2007), ocorrem valores típicos de coeficiente de Poisson, que se encontram na Tabela 1.

(6)

30

Tabela 1 – Valores típicos de coeficiente de Poisson Material

Faixa de Variação

Concretos asfálticos

0,32 – 0,38

Concreto de cimento Portland

0,15 – 0,20

BGS, MH, BC

0,35 – 0,40

CCR, BGTC

0,15 – 0,20

SC, SMC

0,20 – 0,30

SCA

0,25 – 0,30

Solos arenosos

0,30 – 0,35

Areias compactadas

0,35 – 0,40

Solos finos

0,40 – 0,45

Fonte: Balbo, 2007.

2.3 PARÂMETROS PLÁSTICOS DOS MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO Guimarães (2009) propôs, em sua tese de doutorado, um método mecanísticoempírico para a previsão da deformação permanente em solos tropicais e outros materiais constituintes dos pavimentos. Após estudos quanto à influência das tensões na deformação permanente acumulada, usando ensaios triaxiais de cargas repetidas, o padrão de comportamento dos materiais pesquisados por ele guiou a elaboração da Equação 7 abaixo.

 2 ∗ 3 ∗  4  (%)    ∗   











(7)

Em que:

 (%): deformação permanente específica;  parâmetros de regressão permanente); : tensão confinante; : tensão desvio;

(de

deformabilidade

31

: tensão de referência (atmosférica);

N: número de ciclos de aplicação de carga. Os parâmetros

 de deformabilidade permanente foram obitdos por

meio de regressão múltipla linear, com o método da minimização da soma dos quadrados dos resíduos e o programa Statística 8.0. Tal método foi incorporado pela Petrobras, no Procedimento Rede

03/2010 – deformação permanente em solos e britas, que trata do teste das possíveis combinações de tensões que certo material pode ser solicitado em pavimentos. 2.4 COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DOS PAVIMENTOS O carregamento superficial atuante em um pavimento asfáltico é distribuído em uma área circular, cujas características dependem do tipo de pneu, da pressão de enchimento do mesmo e da carga que a roda transmite. Ou seja, a área de contato pneu-pavimento é aproximada pela Equação 8.





 

(8)

Em que: A = área de contato pneu-pavimento; P = carga por roda; p = pressão de enchimento dos pneus. Segundo Balbo (2007), na década de 1940 a pressão de inflação dos pneus era em torno de 0,5 MPa. Atualmente, estão na ordem de 0,6 a 0,7 MPa. Os esforços são transmitidos por ações verticais, que advêm do peso na forma de pressão na superfície de contato, e as forças tangenciais que são oriundas do rolamento do veículo ou também ocorridas na derrapagem e travagem (Branco, 2006). Após caracterização da estrutura, dos materiais e a predefinição das

32 espessuras das camadas, a resposta do pavimento pode ser estimada via cálculo das tensões, deformações e deslocamentos gerados na estrutura. Necessitando-se, assim, dos módulos de resiliência, dos coeficientes de Poisson e da composição de tráfego atuante. Para isso, Boussinesq desenvolveu um conjunto de equações para o cálculo de tensões e deformações em um espaço semi-infinito, linear, elástico, homogêneo e isotrópico submetido a um carregamento pontual (Medina, 1997; Balbo, 2007; Franco, 2007; Papagiannakis & Masad, 2007). Tais equações consideram as tensões e deformações para parcelas infinitesimais de local e espaço. Assim, com o deslocamento da roda de um ponto inicial de aplicação de carga, os esforços relativos diminuem, anulam-se e o pavimento recupera quase totalmente sua condição inicial. Porém, como os materiais constituintes da estrutura do pavimento não são completamente elásticos, uma parcela da deformação não é recuperada, causando danos ao pavimento. O critério de ruptura do pavimento asfáltico é considerado como um dos fatores essenciais no projeto estrutural do pavimentação. Por isso a definição deve ficar clara, pois influencia diretamente no custo de implantação de uma rodovia. Caso haja subdimensionamento, serão necessários custos extras para reparação; se superdimensionado, haverá gastos que poderiam ser economizados. Aqui serão explicitados dois critérios: trincamento por fadiga e deformação permanente.

2.4.1 Trincamento por fadiga Para Balbo (2007, p. 496), resistência à fadiga é a “habilidade intrínseca de um material resistir a condições de carregamento cíclico antes da sua ruptura”.

Após repetição excessiva de carregamento e deformações sucessivas causadas por veículos, somam-se as parcelas não recuperadas de deformação, que podem causar a ruptura da estrutura. A esse processo, chama-se fadiga, ou Lei da Fadiga, e em pavimentos flexíveis, determina-se o

33 número máximo admissível de passadas do eixo - considerando-o padrão durante a vida útil do pavimento. Nos materiais asfálticos e cimentados, a fadiga se inicia em pontos críticos, com tensões maiores, causando microfissuras que resultam na perda de rigidez do material. Ao longo do tempo, as microfissuras se propagam por toda a espessura da camada, o que permite a passagem de água da superfície para estrutura. Tal fenômeno enfraquece e reduz o desempenho global do pavimento, até a ruptura do material. Com a relação de número de eixos padrão e o número de eixos máximo para que não ocorra ruptura, pode-se calcular o dano gerado no pavimento, descrito no Equação 9. 

 ∗1 

(9)



Em que: D = percentual de resistência;

= números de eixos padrão; = número de eixos padrão que podem provocar dano no pavimento sem que exista ruína.

Sendo que, se D>100%, há subdimensionamento e, D<80%, superdimensionamento e, por fim, os danos de cada tipo de defeito manifestados são somados. Além disso, é importante analisar o fator de área de fadiga (FAF), que se apresenta como a área de um gráfico entre deformação (ε) e a vida útil do

pavimento em relação à fadiga (Nf), em aspectos logarítmicos, para que seja possível o cálculo da área sob um traçado linear. Desenha-se o gráfico com a fórmula da Equação 10 , sendo ε valores estimados e Nf, calculado a partir de ε.

 1  1∗ 







(10)

34 Em que: Nf = número de ciclos até ruptura; k1 = parâmetro da mistura asfáltica; k2 = parâmetro do mistura asfáltica; ε = deformação de tração na camada asfáltica.

Segundo Zago (2016), a fadiga é a causa mais comum de ruptura estrutural em diversos métodos.

2.4.2 Deformação permanente A deformação permanente indica uma ruptura irreversível, corrente em locais

de

contato

pneu-pavimento,

como

corredores

de

ônibus

e

estacionamentos. Causa perda de qualidade no rolamento e são comuns em locais em que as camadas inferiores não são de boa resistência. Outro ponto que facilita o crescimento de deformações é a existência de problemas na dosagem, e não só no dimensionamento. Além disso, segundo Balbo (2007, p. 275), Solos, misturas estabilizadas granulometricamente, pedras britadas e pedregulhos, a cada aplicação de carga, apresentarão uma componente de deformação residual, que, de forma cumulativa no decorrer da vida de serviço de um pavimento, contribuirá para a manifestação de deformações.

Ou seja, podem-se encontrar deformações permanentes quando o fluxo de veículos é pesado, com grande acúmulo de deformações residuais. Também o uso de materiais dúcteis na estrutura corrobora para o dano em questão. Segundo Franco (2007), a deformação permanente é caracterizada pelo afundamento em trilha de roda (ATR) e por irregularidades na superfície do pavimento que dificultam a drenagem da água e agravam a possibilidade de ocorrência de aquaplanagem. A seguir, desenho esquemático do ATR na Figura 5.

35 Figura 5 – Desenho esquemático de ATR

Fonte: Balbo, 2007.

Segundo o DNIT (2003a, p.2), o afundamento na trilha de roda é uma “deformação permanente caracterizada por depressão na superfície do

pavimento, acompanhada, ou não, de solevamento, podendo apresentar-se sob a forma de afundamento af undamento plástico ou de consolidação”.

A norma do DNIT 006/2003-PRO guia a medição da deformação permanente, em que se utiliza uma treliça de alumínio de 1,20 metros de base, com uma régua vertical e corrediça no centro. Também é possível determinar o ATR pelo ensaio com perfilômetro perfilômetro inercial a laser. Medina e Motta (2015) criaram um esquema simplificado de cálculo da deformação permanente através do somatório das deformações plásticas de cada camada. Vê-se na Figura 6. Figura 6 – Deformação plástica por camada do pavimento

Fonte: Medina e Motta, 2015.

A expressão de deformação total causada por uma carga P pode ser expressa pela Equação 11. Em que o somatório se faz com as

 camadas ou

36 subcamadas.

  =( ( ) ∗  ) 

 









(11)

Em que:

 : deformação plástica total; (): deformação plástica média da camada; : espessura da camada de ordem, ou da subcamada de ordem i quando as camadas forem subdivididas para efeito de cálculo.

2.5 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS Os pavimentos são dimensionados a fim de não sofrerem ruptura estrutural dentro da vida útil de projeto, sendo as modelagens dos métodos bem parecidas entre si. Quando se trata de pavimentos asfálticos, o método mais difundido no Brasil é o empírico. O método empírico tem como base o Índice de Suporte Califórnia (CBR) desenvolvido em 1962. O ensaio de tal Índice foi desenvolvido por Porter (1929) e compara a capacidade de suporte dos subleitos, relativa à de uma brita tomada como padrão (MEDINA e MOTTA, 2015). Com o ensaio em mãos, ele foi aplicado ao método de dimensionamento já existente nos Estados Unidos. Assim, trouxe resultados r esultados que determinaram a importância de calcular um pavimento levando em consideração as características que influenciam no desempenho estrutural e, acabou sendo englobado pelo Brasil nos anos 40. Após estudos, o Engenheiro Murilo Lopes de Souza propôs o método que é usado até hoje. Ele mescla a metodologia desenvolvida pelo Corpo de Engenheiros Militares dos EUA (USACE), que utiliza o ensaio CBR, e os resultados da pista experimental da AASHO (Associação Americana de Rodovias do Estado), que contribuem com coeficientes de equivalência estrutural. Entretanto, tal método tem sido muito questionado ultimamente e tem-se buscado estudar e aplicar mais uma abordagem mecanicista, devido aos dados mostrados na Introdução. Assim, passa-se a considerar o pavimento como uma

37 estrutura de múltiplas camadas, sujeita às cargas do tráfego e pode-se seguir o fluxograma da Figura 7 a seguir, desenvolvido por Motta em 1991. Figura 7 – Esquema de um dimensionamento mecanístico de pavimentos

Fonte: MOTTA, 1991.

Em relação ao cálculo de tensões, Pinto (2016, p. 16), mostra: Os métodos de cálculo consideram dois tipos de comportamento tensão-deformação para os materiais do pavimento: elástico-linear e elástico não linear. Os materiais classificados como elástico linear são os que apresentam módulo de resiliência constante ao longo de toda a espessura da camada. Os materiais de comportamento não linear têm módulo de resiliência variável ao longo da espessura e horizontalmente e neste caso o Módulo de Resiliência depende do estado de tensões a que o material está submetido. O módulo de resiliência pode ser obtido com a realização do ensaio triaxial de carga repetida, no caso de solos e materiais granulares, ou através do ensaio de compressão diametral de carga repetida, para misturas asfálticas.

Por fim, relacionou-se o trabalho de Boussinesq, de 1885, e de Burmister, de 1943, para auxiliar na solução geral sobre carregamentos

38 diversos e sobre meios estratificados. A partir disso, foi criada uma série de programas computacionais que facilitam o cálculo de tensões e deformações nas camadas dos pavimentos, dentre outras informações, sendo um deles o software MeDiNa. 2.6 FUNCIONAMENTO DO SOFTWARE MEDINA V1.0.1 O MeDiNa se trata de um programa muito fácil de ser manipulado, sendo configurado em apenas uma tela. Para inicializar o dimensionamento, deve-se preencher as informações requeridas mostradas na Figura 8, que contém o tipo de via que será estudado, o volume médio diário de veículos (VDM), o fator de veículo (FV), o número equivalente de eixos anual (N), a porcentagem de veículos na faixa de projeto, a taxa de crescimento do tráfego e o período de projeto (P). Figura 8 – Dados iniciais necessários para funcionamento do programa

Fonte: Autora.

Após, deve-se estruturar o pavimento, incluindo ou removendo camadas e deixando selecionada a camada que se deseja que seja dimensionada, essa aparecerá marcada com o sinal “>><<”. Ao clicar nas propriedades da camada,

pode-se alterar o material, sendo que já existem umas sugestões na própria base de dados do programa, mas o projetista também tem a opção de inserir um novo. Os dados necessários para inserir um material asfáltico novo são: coeficiente de Poisson, tipo de contato, Módulo de Resiliência em MPa e os coecifientes de regressão k1 e k2. Além de outras características adicionais:

39 tipo de CAP, faixa granulométrica, teor de asfalto (%), volume de vazios (%), abrasão Los Angeles (%) e massa específica (g/cm³). Vê-se na Figura 9 o layout desses dados no programa. Figura 9 – Dados necessários para inserir um novo material asfático

Fonte: Autora.

Já para inserir um material granular novo, necessita-se de: coeficiente de Poisson, tipo de contato, modelo constituinte (resiliente linear ou não linear), coeficientes de regressão k1, k2, k3 e k4 (em caso de modelo resiliente não linear), Módulo de Resiliência em MPa (em caso de modelo resiliente linear), coeficientes de regressão de deformação permanente ψ1, ψ2, ψ3 e ψ4. Outras

características: energia de compactação, abrasão Los Angeles (%), massa específica (g/cm³) e umidade ótima (%). A Figura 10 mostra a interface.

40

Figura 10 – Dados necessários para inserir um novo material granular

Fonte: Autora.

No caso de um tipo de solo novo, necessita-se de: coeficiente de Poisson, modelo constituinte (resiliente linear ou não linear), coeficientes de regressão k1, k2, k3 e k4 (em caso de modelo resiliente não linear), Módulo de Resiliência em MPa (em caso de modelo resiliente linear), coeficientes de regressão de deformação permanente ψ1, ψ2, ψ3 e ψ4. Para completar as características: energia de compactação, grupo MCT, coeficiente c’, coeficiente e’, massa específica (g/cm³) e umidade ótima (%), como se vê na Figura 11.

41 Figura 11 – Dados necessários para inserir um novo solo

Fonte: Autora.

Assim, completam-se as características dos materiais e a interface se apresenta na Figura 12.

42 Figura 12 – Interface do MeDiNa

Fonte: Autora.

Ao iniciar o dimensionamento, podendo-se usar o atalho F2, o software atende, primeiramente, o critério de fadiga e, após, ocorre a checagem pelo critério da deformação permanente total. Por fim, o MeDiNa gera as seguintes informações: nível de confiabilidade da análise, área trincada estimada do pavimento no fim do período (%) e deformação permanente total entre as rodas. Além de fornecer relatórios da evolução mensal dos danos, das bacias de deflexão e um relatório completo da análise. Também gera um resumo da deformação permanente na estrutura ao fim do período de análise, com a contribuição de camada na deformação permanente total em dois pontos na superfície. Um situado entre as rodas e outro ponto sob a roda do eixo padrão.

43

3 METODOLOGIA A metodologia se baseou em usar o software MeDiNa para os dimensionamentos mecanicistas, juntamente com o levantamento de dados necessário para o funcionamento do programa. Após, foi feita uma Análise de Regressão Múltipla. 3.1 UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE MEDINA O MeDiNa é uma atualização do software SisPav, desenvolvido com base na tese de Franco (2007). Ele analisa o tráfego para variados tipos de eixos de caminhões, variações sazonais do tráfego e diferentes materiais de comportamento elástico, tanto linear como não linear. Além disso, engloba modelos de previsão de danos desenvolvidos a partir de ensaios brasileiros, parâmetros dos materiais de pavimentação e bacias deflectométricas, calculadas para controle de execução no campo e análise de confiabilidade. Trata-se de um programa capaz de verificar e dimensionar estruturas de pavimentos pelo método empírico-mecanicista e pela Análise Elástica de Múltiplas Camadas – AEMC. Em um processo muito simples, faz-se a entrada de dados, com campos facilmente editáveis e, após, a apresentação dos resultados em relatórios. Tais dados devem ter correspondência com a realidade em campo, para que os resultados sejam confiáveis. Foram feitas análises sobre o dimensionamento de uma estrutura genérica composta por: revestimento, base, sub-base e subleito. O revestimento adotado foi de concreto asfáltico, a base e a sub-base de brita graduada e o subleito, de solo. Em relação às espessuras, a do revestimento foi calculada pelo software, para a base e a sub-base adotou-se 17 centímetros cada – de acordo com os projetos usualmente realizados na região de Santa Maria – e a de solo, a metodologia considera como infinita.

44 Figura 13 – Estrutura escolhida para o dimensionamento em estudo

Fonte: Printscreen da tela do programa MeDiNa. Dados incluídos pela Autora.

Tal estrutura foi submetida a 3 tráfegos, que geram 3 volumes médios diários de acordo acordo com a Tabela 2, e a 3 níveis níveis de confiabilidade confiabilidade diferentes. Esses últimos variam com o tipo de via que adotada pra o dimensionamento, como mostra a Tabela 3. Tabela 2 – Números N e VDM usados N equivalente

VDM

5,00E+0,6

1196

E+07

2389

5,00E+07

11938

Fonte: Autora.

Tabela 3 – Confiabilidades e vias usadas Confiabilidade

VDM

95%

Sistema arterial principal

75%

Sistema arterial secundário

65%

Sistema local

Fonte: Autora.

Em relação aos limites dos critérios de ruptura, o estabelecido para a fadiga foi de 30% de área trincada para todas as vias. Já para a deformação permanente, foi de 10mm de afundamento nas trilhas de roda para a confiabilidade de 95% e, de 20mm para as outras duas. Como dito

45 anteriormente, o software atende a ambos, primeiro o critério de fadiga e, após, de deformação permanente total. No caso do revestimento, o programa sugere seis níveis de concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) com parâmetros mínimos que são exigidos. Além disso, também há opção para incluir revestimentos com outros dados. Entretanto, nesse trabalho, foram usados os seis níveis préestabelecidos pelo software, que são detalhados na Figura 14 a seguir, sendo a camada máxima de 15 centímetros. Figura 14 – Parâmetros de CBUQ já estabelecidos na base de dados do programa MeDiNa

Fonte: Autora.

Como materiais granulares, utilizaram-se as 7 britas graduadas propostas pelo programa, cujos dados são os mesmos analisados na tese de Lima (2016). A espessura delimitada para esses materiais está entre 10 e 40 centímetros, porém, nesse caso, adotou-se 17 cm, como já explicado. Na Tabela 4 a seguir, relacionam-se as características de cada BG.

46 Tabela 4 – Parâmetros das britas graduadas usadas

Fonte: Autora.

3.2 LEVANTAMENTO DE DADOS Precisaram-se levantar algumas informações sobre os materiais a fim de viabilizar os dimensionamentos da estrutura genérica. Além de informações complementares para posterior análise estatística.

47

3.2.1 Levantamento parâmetros solo O software também fornece dados de solos como sugestão. Entretanto, foi buscado na bibliografia outros solos da região de Santa Maria, Rio Grande do Sul, que possuíssem informações completas, para serem usados nesses dimensionamentos, a fim de caracterizar melhor o estudo para região central do Estado. Selecionou-se 3 solos diferentes, cujos dados foram incluídos ao programa pela Autora e retirados da dissertação do Engenheiro João Zago, que teve seu estudo de mestrado aprovado em 2016, pela UFSM. A espessura para essa camada é considerada infinita pelo método. Segue a Tabela 5 com as informações dos 3 solos escolhidos, denominados CI (Jazida do Campo de Instrução de Santa Maria - CISM), TR (Jazida Distrito Industrial) e JC (Jazida Canabarro). Tabela 5 – Propriedades dos solos usados

Fonte: Autora.

3.2.2 Cálculo do fator de área de fadiga Os fatores de área de fadiga, respectivos de cada nível padrão de CBUQ usados, foram calculados no software Excel, seguindo a Equação 10. Primeiro, retirou-se os parâmetros k1 e k2 do banco de dados do programa MeDiNa. Após, estabeleceu-se os limites do eixo Y, referente à deformação de tração na camada asfáltica, de 10 a 100μ m.

48 Assim, foi possível calcular o Nf, como se vê na Tabela 6. Tabela 6 – Cálculo do FAF

Fonte: Autora.

No Gráfico 1 vê-se as linhas referentes a cada FAF dos 6 níveis de CBUQ do software MeDiNa. Já, no Gráfico 2, exemplifica-se a área abaixo da reta do nível 1 que corresponde ao valor do FAF. Gráfico 1 – Valores do FAF

Fonte: Autora.

49 Gráfico 2 – FAF do Nível 1

FAF

Fonte: Autora.

3.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA A Análise de Variância é um processo que compara a distribuição de três ou mais grupos em amostras independentes. Segundo Fernandes (2016), a regressão linear múltipla é um processo estatístico realizado para analisar a influência das variáveis independentes nas variáveis dependentes através do método de variância ANOVA (Analysis of Variance). No presente estudo, há duas variáveis dependentes: a espessura da camada asfáltica e a deformação permanente dos pavimentos dimensionados. Sendo as independentes o número N, o grau de confiabilidade e os dados relativos aos materiais do pavimento. Para análise, fixa-se o valor y (as variáveis dependentes, uma de cada vez), enquanto as outras serão os valores x. No caso, usou-se o auxílio da Análise de Dados do software Excel, mais precisamente, usando o recurso chamado Regressão. Tal leitura de dados fornece os seguintes itens sobre estatística de regressão: R múltiplo, R quadrado, R ajustado e erro padrão. Os quatro primeiros citados devem ter valores mais próximos a 1 possível, para que haja indicação de correlação positiva entre as variáveis estudadas. Em relação aos resultados da Análise de Variância, obtem-se: graus de liberdade (gl), soma dos quadrados (SQ), quadrado médio (MQ), estatística F,

50 F de significação e o valor P - da própria regressão, do resíduo e do total. Isso significa que não são trazidas apenas as informações dos dados totais, mas também aquelas dentro dos 3 grupos de confiabilidade (da própria regressão ou tratamentos) e as referentes a cada pavimento dimensionado (dos resíduos). Os graus de liberdade são calculados de acordo com o número de dados analisados em uma regressão e a soma de quadrados mede a variação nos dados. Já o quadrado médio é a razão entre a soma de quadrados, os graus de liberdade e a estatística F, podendo ser encontrada na tabela de distribuição F de Fisher-Snedecor. Os resultados também trazem um resumo dos resíduos com uma previsão da variável de resposta - no caso, a espessura do revestimento asfáltico e a deformação permanente - de acordo com o erro conduzido. Por fim, são fornecidos dados dos coeficientes, erro padrão, Stat t (estatística de teste), 95% superiores e 95% inferiores (intervalos para 95% de confiança). No caso, será zerada a constante de interseção, visto que a mesma obscureceu alguns resultados, por exemplo, tornando o Módulo de Resiliência sem importância no dimensionamento – sabe-se que isso não é verdade, analisando-se as referências descritas no Capítulo 2. Ao rodar a regressão, percebeu-se que o software apenas possibilita a análise de 16 colunas de dados, o que se tornou um problema, pois na tabela necessária para esse estudo, havia 25 colunas de diferentes valores. Assim, o método para restringir o número de colunas foi: excluir os critérios constantes em todos os casos e aqueles que resultaram em um valor P maior que 0,05, não sendo significantes estatisticamente. Estão listados a seguir, na Tabela 7, os 25 critérios iniciais e os 16 selecionados para continuar na análise, estando os excluídos com um “X” ao lado e sua justificativa.

51 Tabela 7 – Parâmetros estudados na Análise de Regressão

Fonte: Autora.

Após adequação dos critérios que o Excel exige, foram feitas 18 análises ao total, divididas em três combos, ou seja, 6 análises para cada combo. No primeiro combo, a análise 1 envolveu os dados da espessura de concreto asfáltico, dos números N, das confiabilidades e dos materiais usados em toda estrutura. A 2, igual a primeira, porém trocando-se o valor da espessura, para o valor de ATR, ou seja, analisando-se a deformação permanente. A terceira, a espessura de concreto asfáltico, as confiabilidades e os materiais. A quarta, o valor de ATR, as confiabilidades e os materiais. A quinta englobando apenas a espessura de concreto asfáltico e os materiais e, por fim, a sexta: valor de ATR e materiais. No segundo combo, a análise foi exatamente igual àquela descrita no parágrafo acima, porém, adicionando-se o valor de fadiga, representado pelo fator de área de fadiga (FAF). Finalmente, no terceiro combo, suprimiram-se os parâmetros k1 e k2 dos materiais asfálticos, devido ao surgimento de um questionamento paralelo sobre qual a real necessidade de se conhecer k1 e k2 para realizar os dimensionamentos.

52 Seguem discriminadas na Tabela 8 seguinte as análises e combos, juntamente com os critérios, marcados com um “X”, usados em cada. Tabela 8 – Parâmetros estudados em cada Análise de Regressão

Fonte: Autora.

53

4 RESULTADOS Neste capítulo, serão apresentados e discutidos os resultados dos dimensionamentos e análises estatísticas da estrutura genérica estabelecida, utilizando-se o software MeDiNa e o Excel. Os valores de espessura do concreto asfáltico, bem como os de deformação permanente (ATR) retirados do dimensionamento pelo MeDiNa, são abordados de maneira completa nos Apêndices A (dimensionamentos com confiabilidade de 65%), B (dimensionamentos com confiabilidade de 75%) e C (dimensionamentos com confiabilidade de 95%). Em tais apêndices, cada cor significa a utilização de uma BGS, por isso são separados em 7 combos (há 7 britas diferentes) por números N diferentes, que são 3. Ou seja, cada confiabilidade possui 21 combos, que totalizam 378 dimensionamentos. Ao total, sendo 3 confiabilidades de cálculo, tem-se 1134 espessuras de CA e valores de ATR. Em relação às análises estatísticas, serão discutidos os resultados daquelas referentes à fadiga separadamente da deformação permanente. 4.1 ESTUDO ESTATÍSTICO DOS RESULTADOS Como descrito no Capítulo 3, os resultados foram manipulados pelo software Excel. A ordem de importância dos fatores analisados é esclarecida pelos valores P, vindos das análises de regressão, ou seja, o critério mais influente e importante para um dimensionamento é aquele com P mais próximo a 0 e maior coeficiente. Lembrando que os valores P acima de 0,05 não causam significância estatística para o dimensionamento e, por isso, estarão grifados nas tabelas seguintes.

4.1.1 RESULTADOS DA ANÁLISE DO PAVIMENTO À FADIGA As análises que englobam a fadiga são as de número ímpar:

54 

1 (espessura CA, N, confiabilidade, materiais), 3 (espessura CA, confiabilidade, materiais) e 5 (espessura CA, materiais) do combo 1;



7 (espessura CA, N, confiabilidade, materiais com FAF),

9

(espessura CA, confiabilidade, materiais com FAF) e 11 (espessura CA, materiais com FAF) do combo 2; 13 (espessura CA, N, confiabilidade, materiais com FAF



suprimindo k1 e k2 do CA), 15 (espessura CA, confiabilidade, materiais com FAF suprimindo k1 e k2 do CA) e 17 (espessura CA, materiais com FAF suprimindo k1 e k2 do CA) do combo 3. 4.1.1.1 Resultados do combo 1: casos 1, 3 e 5

A Figura 15 traz todos os resultados obtidos na análise estatística de regressão do caso 1 (espessura CA, N, confiabilidade, materiais).

55 Figura 15 – Resultados da análise estatística 1

Fonte: Autora.

No caso 1, apenas 3 fatores não se tornam importantes para o dimensionamento: parâmetros k2 do solo e da brita e

 da brita. Isto é, a

análise 1 não traz muitas restrições e impossibilita deduções mais apuradas sobre a influência dos fatores em geral. Para facilitar a leitura e clareza do texto, serão apresentados aqui apenas a ordem de importância dos outros casos, sendo os demais resultados encontrados nos Apêndices.

56 Tabela 9 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 3

Fonte: Autora.

O caso 3, em que se retira o número N, contém apenas significância estatística do grau de confiabilidade e do módulo de resiliência do concreto asfáltico. Tabela 10 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 5

Fonte: Autora.

Ao analisar apenas a espessura e os materiais, o único parâmetro significativo é o módulo de resiliência do concreto asfáltico.

57 Com tais resultados, vê-se que no combo 1 referente à fadiga, os parâmetros de tráfego (N), confiabilidade e o módulo de resiliência do CA são sempre de extrema importância, com valor P sempre 0. 4.1.1.2 Resultados do combo 2: casos 7, 9 e 11

Tabela 11 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 7

Fonte: Autora.

Ao analisar todos os parâmetros de dimensionamento, novamente muitos tiveram importância. Aqui se nota que o MR do concreto asfáltico não teve influência estatística. E o FAF, logo em primeira análise, já se mostra extremamente importante.


Fonte: Autora.

O caso 9, retirando o número N, mostra que a confiabilidade, o FAF e o k1 do concreto asfáltico são influentes. Tabela 13 – Ordem de importância dos resultados da análise estatística 11

Fonte: Autora.

A partir disso, analisou-se que no combo 2 referente à fadiga, os parâmetros de tráfego (N), confiabilidade e o fator de área de fadiga do concreto asfáltico são sempre de extrema importância, com valor P 0. Ao suprimir N, os que mais influenciam no dimensionamento são a confiabilidade, o FAF e o k1 do concreto asfáltico. Já excluindo também a

59 confiabilidade da análise, os parâmetros que mais significativos na determinação da espessura do revestimento são o FAF e o k1 do CA. 4.1.1.3 Resultados do combo 3: casos 13, 15 e 17


Fonte: Autora.

No caso 13, há 9 fatores influentes. Já ao suprimir o tráfego, no caso 15, o MR do CA e o k1 do solo perdem importância.


Fonte: Autora.

Tirando a confiabilidade no caso 17, se comparado ao 15, nenhum fator perde importância e nenhum novo ganha, continuando os valores k1,

 das britas graduadas e o FAF como únicos influentes.

  e


Fonte: Autora.

Vê-se que no combo 3, referente à fadiga, os parâmetros de tráfego (N), confiabilidade, fator de área de fadiga e os valores k1,

  e  das britas

são sempre de significativa importância, com valor P 0 ou muito próximo a 0.

61 4.1.1.4 Análise geral à fadiga

A Figura 16 esclarece os processos e casos referentes à fadiga. Vê-se que o tráfego, confiabilidade de cálculo e fator de área de fadiga são itens imprescindíveis no dimensionamento sob critério de fadiga. Os menores R² obtidos foram dos casos 5 e 17. E os menores erros gerados, cerca de 2,10, foram nos casos 1, 7 e 13. Os parâmetros das britas graduadas apenas tiveram importância ao suprimir os k1 e k2 do concreto asfáltico. Nas 3 análises que englobaram todos os fatores (espessura CA, N, confiabilidade, materiais, FAF), os solos mostraram significância estatística. Já ao suprimir N e a confiabilidade (casos 3, 5, 9, 11, 15 e 17), eles não aparecem com valores P menores que 0,05.

62 Figura 16 – Fluxograma resumo das ordens de influência das análises à fadiga

Fonte: Autora.

4.1.2 RESULTADOS DA ANÁLISE DO PAVIMENTO À DEFORMAÇÃO PERMANENTE As análises que englobam a deformação permanente são as de número par: 

2 (ATR, N, confiabilidade, materiais), 4 (ATR, confiabilidade, materiais) e 6 (ATR, materiais) do combo 1;

63 

8 (ATR, N, confiabilidade, materiais com FAF), 10 (ATR, confiabilidade, materiais com FAF) e 12 (ATR, materiais com FAF) do combo 2;



14 (ATR, N, confiabilidade, materiais com FAF suprimindo k1 e k2 do CA), 16 (ATR, confiabilidade, materiais com FAF suprimindo k1 e k2 do CA) e 18 (ATR, materiais com FAF suprimindo k1 e k2 do CA) do combo 3.

Entretanto, como aqui não está sendo analisada a fadiga, focar-se-á apenas nos casos 2, 4 e 6, ou seja, no combo 1. Visto que os combos 2 e 3 apresentam diferenças em relação a parâmetros que influenciam na fadiga (FAF e k1 e k2). A Figura 17 ilustra os processos e casos nos casos 2, 4 e 6 em formato de fluxograma. A partir dele, vê-se que no estudo de deformação permanente, os solos influenciaram muito no dimensionamento, estando com valor P 0 em todos os casos 2, 4 e 6. Quanto ao concreto asfáltico, o MR perdeu importância no dimensionamento e o k2 se mostrou sempre significativo. O menor R² obtido foi do caso 6, com 0,941, ou seja, com 94% de correlação positiva entre as variáveis. E o menor erro gerado, foi de 0,33, do caso 2. Ambos casos 4 e 6 tiveram o mesmo erro de 0,63.

64 Figura 17 – Fluxograma resumo das ordens de influência das análises à deformação permanente

Fonte: Autora.

65

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Esta pesquisa teve por objetivo enaltecer o Novo Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa), através do dimensionamento de 1134 estruturas genéricas, com o software MeDiNa versão 1.0.1, e posterior análise estatística, com o software Excel. A análise estatística teve por finalidade definir quais parâmetros e fatores são mais influentes no dimensionamento mecanicista segundo o novo método. Para tanto, escolheu-se a espessura de concreto asfáltico do revestimento e o valor da deformação permanente como variáveis dependentes, ou seja, de resposta. Neste capítulo serão apresentadas as principais conclusões do estudo descrito acima e sugestões para trabalhos futuros. 5.1 CONCLUSÕES Após manipulações estatísticas com R² muito próximos a 1, há indicação de que existe correlações fortes e positivas entre a variáveis x e y estudadas, podendo-se levar em consideração os números obtidos. Vê-se que o tráfego e a confiabilidade de cálculo, arbitrados pelo projetista, são os fatores mais importantes no dimensionamento pelo método mecanicista. Além disso, em relação aos materiais, os parâmetros de concreto asfáltico são os mais influentes no dimensionamento da espessura do CA, isso é devido ao fato de que materiais granulares não sofrem tal deformação. O número N explica muito o modelo, de forma que sem ele os outros parâmetros sozinhos não possuem peso suficiente para explicar os dados. Vêse que ao suprimi-lo, os fatores guias do dimensionamento são a confiabilidade e o MR do concreto asfáltico. E, ao suprimir N e a confiabilidade, o MR do CA que guia a espessura da camada de revestimento. Também se percebe que o FAF apresenta mais significância que os outros

parâmetros

dos

materiais

asfálticos,

sendo

suficiente

para

dimensionamentos estruturais. Assim como sugeriu Schuster (2016), maiores FAF levam a melhores classificações quanto à resistência a fadiga, o que torna tal parâmetro um bom indicador para dimensionamentos.

66 No estudo de deformação permanente, os solos influenciaram muito no dimensionamento. Em geral, as análises referentes à fadiga tiveram um erro padrão muito maior do que as referentes à deformação permanente. Isso se deve ao fato de que os valores de ATR registrados são muito mais baixos do que o limite estabelecido, diferente das porcentagens de área trincada, que chegam perto de 30% na maioria dos casos. Entretanto, todas obtiveram um F de significação zero. Por fim, vê-se que não é possível estabelecer apenas um parâmetro de importância, visto que um bom dimensionamento engloba fatores como origem dos materiais, custos, cuidados de execução e manutenção. Então, os fatores que aparecem com valor P zero na maioria dos casos são importantes, mas não suficientes para um bom dimensionamento. É possível afirmar que, quando se trata de problemas de fadiga em uma estrutura nova dimensionada, basta alterar os componentes do CA, que são realmente determinantes. Podendo-se focar, assim, em uma solução mais racional e rápida quando necessário. 5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Sugere-se que, em trabalhos futuros: - seja feita a mesma análise, porém com britas graduadas também da região ou estado em questão; - analisem-se as estatísticas englobando efeitos de segunda ordem, em software específico; - correlacionem-se os preços de cada pavimento, estudando o quanto as variações de confiabilidade de cálculo impactam nos custos de projetos; - sejam feitas análises que acompanhem a evolução das versões do software MeDiNa; - seja elaborado um estudo similar, utilizando o LVCD; - compare-se o método antigo com o novo proposto.

67

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de

Santa

Maria,

Santa

Maria,

2016.

67

APÊNDICE A – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 65%

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

APÊNDICE B – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 75%

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

APÊNDICE C – Resultados dos dimensionamentos de confiabilidade 95%

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

APÊNDICE D – Análise estatística 2

101

APÊNDICE E – Análise estatística 3

102

APÊNDICE F – Análise estatística 4

103

APÊNDICE G – Análise estatística 5

104

APÊNDICE H – Análise estatística 6

105

APÊNDICE I – Análise estatística 7

106

APÊNDICE J – Análise estatística 8

107

APÊNDICE K – Análise estatística 9

108

APÊNDICE L – Análise estatística 10

109

APÊNDICE M – Análise estatística 11

110

APÊNDICE N – Análise estatística 12

111

APÊNDICE O – Análise estatística 13

112

APÊNDICE P – Análise estatística 14

113

APÊNDICE Q – Análise estatística 15

114

APÊNDICE R – Análise estatística 16

115

APÊNDICE S – Análise estatística 17

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS COM O MÉTODO MECANÍSTICO-EMPÍRICO: USO DO NOVO MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO NACIONAL

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