003-Introdução ao Dimens Pav Flexíveis

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Dimensionamento de 
Pavimentos Flexíveis 
Histórico 
TRP-1001 
Infraestrutura de Transportes 
Referências: 
•Balbo (2007) – Capítulo 10 
•Medina e Motta (2005) – Capítulo 5 
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Introdução 
 Pavimentação = Inúmeras Incertezas 
 Heterogeneidade das características portantes dos 
materiais das diferentes camadas 
 Tráfego 
 Dependência das variáveis climáticas (Temperatura e 
Umidade) 
 Difícil caracterização do comportamento mecânico dos 
materiais/camadas 
 Projeto de um pavimento 
1. Dimensionamento  espessura das camadas, 
considerando: 
 Cargas dos Veículos e suas freqüências 
 Características geotécnicas do subleito 
 Características dos materiais passíveis de emprego 
 Condições Climáticas (empenamento Pav CCP; 
comportamento Visco-elástico CBUQ) 
 
 
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Introdução 
 Projeto de um pavimento 
1. Dimensionamento 
 Objetiva: conceber uma estrutura que seja capaz de 
suportar o volume de tráfego pré-estabelecido, 
oferecendo desempenho desejado para suas funções 
 Conhecimento detalhado da teoria embutida em 
cada metodologia de dimensionamento contribuirá 
para o sucesso da aplicação da metodologia e para o 
adequado desempenho de campo do pavimento 
 A existência de condições ambientais, geológicas, de 
tráfego e de ruptura distintas justificam a existência 
de inúmeros métodos de dimensionamento 
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 Diferença Fundamental entre métodos de 
Dimensionamento distintos  adoção de 
critérios de ruptura diferentes 
 Tipos básicos de ruptura 
 Ruptura Estrutural 
 O pavimento não suporta adequadamente as cargas 
aplicadas  excesso de deformabilidade 
 Ruptura Funcional 
 Quando o pavimento não atende ao usuário em 
termos de segurança e conforto ao rolamento, 
independente da existência de problemas estruturais 
Introdução 
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 Mecanismos de Ruptura principais em 
Pavimentos Flexíveis 
 Ruptura por Fadiga 
 Responsável pela fissuração do revestimento 
Introdução 
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 Mecanismos de Ruptura principais em Pavimentos 
Flexíveis 
 Ruptura por Acúmulo de Deformações Plásticas (Permanentes) 
 Função da ação das deformações cisalhantes que ocorrem em 
camadas de misturas asfálticas, em materiais granulares e no 
subleito 
Introdução 
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 Tipos de Metodologias de Projeto 
 Modelagem Empírica 
 Baseado na observação de campo do desempenho 
alcançados pelos pavimentos ao longo dos anos 
 Validade: restrita a pavimentos submetidos a 
condições idênticas 
 Modelagem Mecanicista 
 Fundamentado na teoria da elasticidade 
 A tecnologia permitiu a ampliação de sua 
aplicabilidade 
 Outros métodos apresentam a associação dos dois 
tipos  Método Empírico-Mecanicista 
 Cada modelagem apresenta vantagens e 
desvantagens inerentes à consideração de 
parâmetros físicos e numéricos, campo de 
aplicação e simplicidade de utilização 
Introdução 
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 Método do CBR 
 Atribuído ao Engenheiro O. J. Porter 
do California Division of Highway (CDH) 
 
 Primeiro método de dimensionamento 
de pavimentos flexíveis com 
considerável base experimental 
 
 Critério de Ruptura: 
 Cisalhamento do subleito e camadas 
granulares  afundamentos nas trilhas de 
rodas (deformações permanentes) 
Histórico 
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 Método do CBR 
 Origem da metodologia adotada pelo 
DNER/DNIT 
 
 Método Empírico: a partir da observação de 
pavimentos que apresentaram desempenho 
satisfatório e insatisfatório 
 
 Final da Década de 1920 
 A mesma pesquisa que originou o Ensaio do 
CBR também quantificou a espessura de 
materiais nobres (granulares) necessária à 
proteção do subleito contra deformações 
plásticas excessivas 
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 Método do CBR 
 Curva “B” (1929) 
 Para carga de 7.000 lbs (cargas 
medianas para a época  31,14 kN) – 
pequenos caminhões 
 Considerada a primeira curva de 
dimensionamento de pavimentos 
flexíveis 
 Fornecia a espessura de camada 
granular (base+sub-base) para proteção 
contra aquele mecanismo de ruptura 
 
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 Método do CBR 
 Curva “B” (1929) 
Histórico 
 
Curvas Empíricas do Método do CBR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25
espessura da camada sobre o subleito (polegadas)
Índ
ice
 de
 S
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Ca
lifo
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ian
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(C
BR
 - %
)
Curva A - carga média típica de 12.000 lbs (1942) - United States Army Corps of
Engineers
Curva B - carga média típica de 7.000 lbs (1929) - Porter, California Division of Highw ays
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 Método do CBR 
 Pontos abaixo da curva 
 apresentaram ruptura por deformação permanente 
excessiva 
 Pontos acima da curva 
 Pavimentos observados com desempenho satisfatório 
 Na época, observaram ainda: 
 Revestimento  espessura mínima 3” 
 Bases  CBRmin de 50% 
 Curva “A” (1942) 
 Adaptação da curva “B” para dimensionamento de 
pistas de aeroportos (Ilhas do Pacífico durante a 2ª 
Guerra Mundial) – Operação de B-29 
 Desenvolvido pelo Corpo dos Engenheiros dos EUA 
(USACE – United States Army Corp of Engineers) 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
 Motivações para adaptação do 
Método do CBR 
 Ensaio de simples interpretação 
 Ensaio de rápida execução 
 Equipamentos simples e de pequeno porte 
 Dimensionamento proporciona proteção 
contra a ruptura imediata do pavimento 
por cargas de aeronaves pesadas 
Histórico 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
 Condicionantes 
 Rodoviário (curva “B”) 
 Pavimento rodoviário 
 Eixos rodoviários 
 Fluxo canalizado 
 Elevado número de repetições de carga 
até atingir a ruína 
 Aeroportuário (curva “A”) 
 Maiores cargas e pressões dos pneus 
 Distribuição lateral do tráfego 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
 Metodologia para a adaptação 
 Efetuou-se os mesmos experimentos para cargas de 
roda de 12.000 lbs (53,38 kN) 
 Quando não se verificavam sinais de ruptura plástica do 
subleito (cisalhamento) ao se atingir 5.000 coberturas, a 
espessura do pavimento era considerada suficiente 
 Observou-se quais espessuras de bases granulares 
protegiam os diferentes subleitos (CBR distintos) 
contra a referida ruptura 
 Depois dos experimentos, calculou-se as tensões 
cisalhantes provocadas pelo carregamento em 
função da profundidade (ou espessura) da base 
granular (emprego dos estudos em sistema elástico 
de camadas proposto por Boussinesq) 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
Histórico 
Curva A – Carga 
12.000 lbs 
(Avião) 
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Medina e 
Motta, 2005 
Meio Semi-Infinito 
HomogêneoElástico 
Isotrópico 
Forças Aplicadas na 
superfície 
Histórico 
 Método do CBR 
 Metodologia para a adaptação (Curva A) 
 Joseph Boussinesq (1842-1929) 
 Um dos fundadores da teoria da elasticidade e da 
mecânica dos materiais 
 Aplicação em Fundações e Pavimentos 
  









2
3
22
3
1
az
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   
    

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







2
3
22
3
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22
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2
az
z
az
zp
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   
 


27
12
121
9
2
2
21
2
max










 azem
p
Simplificadamente: 
max≈ 0,3 . p em 
z = (2/3) . a 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
 Metodologia 
para a adaptação 
 
 
 
 
 
 
 Para 12.000 lbs, para cada valor de CBR do subleito atribuiu-se a espessura 
(base granular) observada na qual o pavimento não havia rompido 
 No entanto, as cargas dos trens de pouso dos aviões é variável em 
função do modelo do avião e do carregamento do mesmo 
 Extrapolação para cargas > 12.000 lbs (exemplo para carga de 
25.000 lbs) 
 Para 12.000 lbs 
 8 psi17,5”CBR=5% 
 Para 25.000 lbs 
 8 psi23”CBR=5% 
 Um subleito com CBR de 5%, submetido à 25.000 lbs, necessita 23” de 
base granular para sua proteção 
 
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 Método do CBR 
 Curva “A” (1942) 
 Estendendo as extrapolações, chegou-se às 
Curvas de Dimensionamento do Método do CBR 
– Para Aeroportos 
 
 
Histórico