Dimensionamento AASHTO

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FATEC - FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO PAULO 
Departamento de Transportes e Obras de Terra Prof. Edson 
 
 MÉTODO DA AASHTO DE DIMENSIONAMENTO - (1986 E 1993) 
 
1 - Histórico 
O método de dimensionamento de pavimentos flexíveis da AASHTO 
baseia-se em dados coletados da pista experimental da AASHTO, que 
projetada a partir de 1951 e construída entre 1956 e 1958 na cidade 
Ottawa, Illinois - USA. Teve seu tráfego, utilizado na elaboração do 
dimensionamento, monitorado entre 1958 e 1960. Na figura 01 esta 
apresentado as características do loop normalmente utilizado. 
 
 Figura 01 – Características do loop da pista da AASHTO ROAD TEST 
 
Na figura 02 estão apresentados os seis loops construídos entre a 
cidade de Ottwa e Utica no Estado de Illinois – USA. Na foto 01 
detalhe de um dos loops. 
 Figura 02 – Os seis loops da AASHTO ROAD TEST 
 
 Foto 01 – Detalhe de um dos loops 
 
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2 - Serventia 
Foram avaliados os efeitos de cargas de tráfego, o que, por meio de 
fatores de equivalência de carga estrutural definidos ao final dos 
experimentos, consubstanciou-se no estabelecimento da relação entre 
a repetição de cargas (80kN – eixo padrão) com a espessura das 
camadas e a perda de qualidade de rolamento expressa em termos da 
variação da serventia. 
 
Entre os diversos resultados obtidos das pesquisas, o experimento de 
destacou pelo estabelecimento de um modo de quantificar a condição 
de ruptura de um pavimento, baseado na opinião subjetiva dos 
usuários e na mensuração objetiva de determinados defeitos nos 
pavimentos. Este modo de avaliação da condição de ruptura consiste 
na aferição da condição de serventia do pavimento. A serventia (p) 
pode ser definida como uma medida de quão bem um pavimento em dado 
instante do tempo serve ao tráfego usuário, com conforto e segurança 
de rolamento, considerando-se a existência de tráfego misto, sob 
qualquer condição climática. Tal medida varia entre 0,5 e 5,0, sendo 
o valor 5,0 como o pavimento em melhor qualidade. 
 
Na figura 03 está apresentado o esquema do desenvolvimento da 
serventia de um dado pavimento em função da solicitação do tráfego. 
Serventia é a habilidade de um pavimento servir ao tráfego com 
segurança, conforto e economia. 
Pavimento existente
Po Pavimento com reforço
Pt1
Pt2
Pt 
N
Nfy
Se
rv
en
tia
 (p
)
x y
Nfx
 Figura 03 – Esquema da serventia de um dado pavimento 
 
Onde: Po = serventia inicial do pavimento original ou da camada de reforço 
quando construída; 
 Pt1 serventia final do pavimento existente exatamente antes da 
construção da camada de reforço; 
 Pt2 = serventia final desejada coma a camada de reforço depois da 
passagem do tráfego previsto; 
 Pf = serventia final quando da ruptura; 
 x = número de repetições equivalentes no momento em que o reforço 
será construído; 
 y = número de repetições equivalentes durante a vida em serviço do 
reforço; 
 Nfx= número de repetições necessários para o pavimento existente 
atingir a ruptura; e, 
 Nfy= número de repetições necessários para o pavimento com reforço 
atingir a ruptura. 
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3 – Equação de Desempenho 
As equações para dimensionamento do método da AASHTO estão baseados 
no binômio serventia-desempenho: serventia é uma medida da 
habilidade de um pavimento de cumprir suas funções em um momento 
particular do tempo, desempenho é a medida da história de serventia 
de um pavimento no decorrer do tempo. 
 
A equação que relaciona o tráfego (N), a serventia e as espessuras 
de camadas para descrever o desempenho de dado pavimento no tempo, 
para pavimento flexíveis 
( )
( ) 07.8log32.2
1
109440.0
5.12.4
log
20.0)1log(36.9log
19.5
018 −+
++
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
−
Δ
+−++×= RR M
SN
PSI
SNSZW (1) 
SN – Structural Number, é o número estrutural, ele indica um valor 
abstrato que expressa a capacidade estrutural de dado pavimento, 
necessária para dada combinação de suporte de subleito (por 
intermédio de seu módulo de resiliência) número total de repetições 
de um eixo-padrão de 80kN, serventia desejada para o final do 
período de projeto (vida útil) e condições ambientais (AASHTO, 
1986), calculado por: 
 
 SN = a1 * D1 + a2 * D2 * m2 + a3 * D3 * m3 
 
Onde: ai = coeficiente estrutural da i-ésima camada 
 Di = espessura (em polegadas) da i-ésima camada 
 mi = coeficiente de drenagem da i-ésima camada. 
 
Da fórmula 1, temos: 
 P0 = é a serventia inicial 
 Pt = é a serventia terminal 
 Mr = módulo de resiliência efetivo do subleito (psi) 
Zr = é o nível de confiança embutido no processo de 
dimensionamento para assegurar que as alternativas de 
projeto, atentem para o período de vida útil 
estipulado. 
 
Coeficientes estruturais 
Material Parâmetro de controle CE 
MR= 3.160 MPa 0,44 
MR= 2.110 MPa 0,37 CAUQ, PMQ a 20ºC MR= 1.406 MPa 0,30 
CBR = 100% 0,14 Bases 
granulares CBR = 33% 0,10 
CBR = 100% 0,14 Sub-base 
granulares CBR = 23% 0,10 
Rc,7 = 5,6 MPa 0,22 
Rc,7 = 3,1 MPa 0,16 
Materiais 
cimentados 
(7 dias) Rc,7 = 1,4 MPa 0,13 
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Determinação das espessuras 
As espessuras das camadas são determinadas pelos seguintes passos 
 
1. Determinação dos números estruturais necessários sobre o 
subleito (SN3), sobre a sub-base (SN2) e sobre a base (SN1). 
Para tanto deverá ser utilizada a equação 1. O cálculo dos 
números estruturais necessários sobre o subleito, sub-base e 
base é realizado com a utilização dos respectivos módulo de 
resiliência, representativo de cada uma das camadas. 
2. A espessura do revestimento é então calculada pela expressão: 
 
1
1
1 a
SND = D1 = SN1 / a1 
 
3. A espessura da base é então calculada pela expressão: 
 
22
12
2 *ma
SNSND −= 
 
4. A espessura da sub-base é então calculada pela expressão: 
 
33
23
3 *ma
SNSND −= 
 
Importante as espessuras obtidas com as equações acima devem 
respeitar as espessuras mínimas do tabela 01. 
 
Número de solicitações 
do eixo-padrão 80kN 
Revestimento de 
CAUQ (mm) 
Bases Granulares 
(mm) 
≤ 5*104 25* 100 
5*104 < N ≤ 1,5*105 50 100 
1,5*105 < N ≤ 5*105 65 100 
5*105 < N ≤ 2*106 75 100 
2*106 < N ≤ 7*106 90 100 
N > 7*106 100 100 
(*) possível emprego de tratamento superficial 
 
 
Exercício resolvido 
Dimensionar um pavimento pelo método da AASHTO-1993 considerando os 
seguintes parâmetros de projeto: 
• N = 6,8*107 
• Tipo de via arterial urbana, nível de serventia inicial = 4,2. 
• Módulo de resiliência efetivo do subleito = 3.500 psi. 
• Materiais disponíveis: CAUQ (Mr=500.000psi), BGS com CBR=70% e 
sub-base granular com CBR=30%. 
• Condição de drenagem do pavimento excelente, sem saturação.] 
 
Nível de confiança 
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 Zr* So = 90% * 0,35 = 0,315 
 
O nível de serventia final = 2,5 
Logo na equação 01 temos: 
 
07,83500log32,2
19,5*)1(
109440,0
5,12,4
5,22,4log
20,0)1log(*36,9315,010*8,6( 7 −+
++
−
−
+−++=
SN
SNLog 
 
19,5*)1(
109440,0
2009,0)1log(9362672,08325,7
++
+++=
SN
SN 
 
 
5653,7)1log(36,9
19,5*)1(
109440,0
2009,0 −+=
++
SN
SN
 
 
Fazendo-se SN + 1 = x, atribuindo-se valores para x de maneira que a 
igualdade seja verdadeira, temos: 
 
X Lado esquerdo Lado direito 
6,00 0,4017 -0,2818 
7,00 0,4515 0,3448 
7,50 0,4657 0,6253 
7,10 0,4547 0,4025 
7,20 0,4578 0,45693 
7,25 0,4592 0,4875 
7,21 0,4581 0,4650 
 
Considera-seentão 7,205 de onde se obtém SN3 = 6,205 esse valor é a 
espessura da camada do pavimento sobre o subleito. Através de 
sucessivas determinações obtém as espessuras da sub-base e do 
revestimento. 
 
Base granular com CBR=70% e Mr= 27.500 psi 
Sub-base granular com CBR30% e Mr= 15000 psi. 
 
SN1= 3,9 com CE do revestimento a1 = 0,46 e SN2 =4,8, para a base BGS 
com CE da base a2 = 0,13 
 
Espessura do revestimento 
 
 "5,8
46,0
9,3
1
1
1 === a
SND Atende a espessura mínima 
 
Espessura da base 
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Conforme dado do exercício o parâmetro de drenagem m2 = m3 = 1,35 
(tabela) 
 
"1,5
35,113,0
9,38,4
* 22
12
2 =−
−=−=
ma
SNSND Espessura da base calculada foi de 5,1” 
e a espessura da base recomendada é de 6”, espessura ser adotada. 
Logo deve-se recalcular o SN2 dada a nova espessura da base. 
 
SN2 = a1*D1 + a2*D2*m2 = 0,46*8,5+0,13*6*1,35 = 4,96 
 
 
Espessura da Sub-base 
 
"4,8
35,111,0
96,4205,6
* 33
23
3 =−
−=−=
ma
SNSND 
 
 Resultado das espessuras das camadas 
 
 Revestimento 215 mm 
 Base BGS 150 mm 
 Sub-base 215 mm