2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL

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 tf
Cálculo de d0: d0 = (L0 – Lf ) x F
F = constante (relação entre braços)
Cálculo de uma deformada completa (exemplo)
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- MEDIDA DE DEFLEXÕES
Operação da Viga Benkelman:
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Bolivar
Armando
Foto histórica
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MEDIDA DE DEFLEXÕES
Falling Weigth Deflectometer (FWD):
– Simula melhor a ação dinâmica da carga
– Impacto de peso sobre placa circular
– Deflexão em 7 sensores
– Pulso de carga
– Carga de pico: 4,1 kgf
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Falling Weigth Deflectometer (FWD):
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PARÂMETROS DAS DEFORMADAS
a- DEFLEXÃO MÁXIMA (d0)
- Reflete deformabilidade (resiliência) global da estrutura
- Maior d0 , mais elástica (resiliente) a estrutura
0
30
60
90
120
150
0
20
40
60
80
100
d
120
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b. FATOR DE FORMA F1
do – d60
F1 =
d30
REFLETE A RIGIDEZ RELATIVA DAS CAMADAS
COESIVAS SUPERIORES DA ESTRUTURA
0
30
60
90
120
150
0
Menor F1, maior a
rigidez relativa
20
40
60
80
100
d
120
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c. FATOR DE FORMA F2
d30 – d90
F2 =
d60
REFLETE A RIGIDEZ RELATIVA DA
BASE E PORÇÃO INFERIOR DO
PAVIMENTO
0
30
60
90
120
150
0
20
40
Maior F2, maior a
rigidez relativa
60
80
100
d
120
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d. PARÂMETRO “ÁREA”
0
30
60
90
120
150
0
20
40
do
60
K
80
100
d
120
91,4 cm
ÁREA = K / do
Baixos valores de Área: estrutura do pavimento não
difere muito do subleito
Máximo valor de Área: 914 mm (d0 = d30 = ... = d90)
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TENDÊNCIAS INFERIDAS A PARTIR DE d0 E ÁREA
ÁREA
d0
Baixa Baixa
Baixa Alta
Alta Baixa
Alta
Alta
TENDÊNCIA
Estrutura fraca sobre subleito forte
Estrutura fraca sobre subleito fraco
Estrutura forte sobre subleito forte
Estrutura forte sobre subleito fraco
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VALORES TÍPICOS DE ÁREA
PAVIMENTO
ÁREA (mm)
Placa de CCP sadia
610 - 840
Placa de CCP
740 - 810
Pavimento com CBUQ =
10cm
Pavimento com CBUQ <
10cm
Pavimento com TS
(estrutura delgada)
Pavimento com TS
(estrutura fraca)
530 - 760
410 - 530
380 - 430
300 - 380
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e. RAIO DE CURVATURA
0
30
60
90
120
150
0
20
do
40
60
80
dx
100
d
120
x
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. PRODUTO R x d
(LCPC / França)
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria
Avaliar e comparar os parâmetros correspondentes a duas deformadas
FWD como segue:
SP-270 (pavimento semi-rígido)
Força
Km
(kgf)
D0
92,850
40620 18
Deflexões (0,01 mm)
D30
D45 D65
12
10
8
D20
14
D90
6
D120
5
Temp
ar (ºC)
18
Temp
pav (ºC)
19
cm
0
30
60
90
120
150
0
5
10
15
d
20
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria …
BR-277 (pavimento flexível)
Força
Km
(kgf)
D0
D20
122
4531
85
56
Deflexões (0,01 mm)
D30
D45
D65
43
32
18
D90
15
D120
10
Temp
ar (ºC)
37
Temp
pav (ºC)
25
cm
0
30
60
90
120
150
0
20
40
60
80
100
d
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EXERCÍCIO 2 – Deflectometria …
Resolução:
Estrutura
Cimentada
Flexível
Estrutura
Cimentada
Flexível
d0
18
85
F1 F2
0,75 0,67
1,53 1,4
d25
13
50
K
9784
33848
d30
12
43
d0
18
85
0,01mmxmm 0,01mm
d60
9
20
d90
6
15
Área R25 Rxd
544 625 11250
398 89
7589
mm
m
mx0,01mm
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APLICAÇÕES
-
DEFLEXÃO MÁXIMA
Definir segmentos homogêneos
Deflexão de projeto: dc = d + σ
- Cálculo da espessura de reforço (vários
métodos)
- Identificação de pontos debilitados
- Acompanhamento durante a construção
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-
DEFLEXÃO
ADMISSÍVEL
-Problema complexo
- Exemplo 1: PRO-10
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-
DEFLEXÃO ADMISSÍVEL
Exemplo 2: PRO-11
log dadm = 3,01 - 0,176 log N
Exemplo 3: Tecnapav (PRO-269)
log dadm = 3,148 – 0,158 log N
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- AVALIAÇÃO DO MÓDULO DO SUBLEITO
P0=40KN
a
σ0
d (r)
r
z=r
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C = 1,1 log ( r / a ) + 1,15
Es =
µ = 0,40
σ0 . a2 . ( 1 – µ ) . C
r . d (r)
Es
150
100
50
Exercício 3
Esmín = ESL
0
0
30
60
90
120
150
r (cm)
r (cm)
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- RETROANÁLISE
. Problema complexo software
0
Estrutura do
pavimento
30
60
90
120
150
0
20
40
60
80
100
d
Deformada
120
Software
Módulos:
E1, E2, ..., En
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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:
Definição 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 relação a plano ideal
Decorre de problemas de construção ou de fatores
externos
Influi na interação da superfície da via com os veículos
Importância: forte vinculação a custos de operação
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3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
UFPR – TAP 2010
3. AVALIAÇÃO FUNCIONAL
Usos da irregularidade:
– Aceitação da qualidade (conforto ao rolamento)
– Definição da necessidade de intervenção
– Estimativa da serventia
• PSI = 4,66 e – 0,0053.QI
– Modelos de previsão de desempenho
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MEDIDA DA IRREGULARIDADE
Método de Nível e Mira:
– Experimento internacional (Brasil – 1992)
– QI = - 8,54 + 6,17 AV1,0 + 19,38 AV2,5
– QI = quociente de irregularidade (cont/km)
– Associação com Quarter Index do Perfilômetro GMR
(QI em m/km)
– Utilização em bases de calibração:
• A partir de N e M estimativa de QI
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
Sistemas tipo-resposta:
– Quantificação do trabalho da suspensão de veículoteste a certa velocidade (a cada 200m)
– Necessidade de calibração e aferição
– V = 40 a 80 km / h
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Sistema Tipo-Resposta
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
Calibração de Sistemas Tipo-Resposta:
– Seleção de 20 bases (200m cada)
– Irregularidade alta, média e baixa
– Nível e mira: de 0,5 em 05m
– Cálculo do QI = f (AV)
– Medição com o integrador: leituras L
– Correlação: QI = f ( L ), para cada velocidade
– Em geral: QI = a + b x L
Índice internacional de irregularidade (IRI):
– IRI = QI /13 (m / km)
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MERLIN
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
Sistemas a laser:
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
Parâmetros de irregularidade em Concessões no PR:
– Fase de recuperação inicial:
• IRImáx = 4 m/km
– Pavimentos novos ou restaurados:
• IRImáx = 2,5 m/km
O que isso traduz em termos de serventia (PSI)?
• PSI = 4,66 e – 0,0053.QI
• IRI = QI /13
QI = 52 cont/km
• IRImáx = 4 m/km
• IRImáx = 2,5 m/km QI = 33 cont/km
PSI = 3,5
PSI = 3,9
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MEDIDA DE IRREGULARIDADE
Qualificação quanto à 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
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