Reforço de Pavimentos Flexíveis

O reforço de pavimentos flexíveis tem como função a recuperação das características estruturais do pavimento através da colocação de uma espessura adicional de materiais betuminosos que deve ser executada sobre o pavimento antigo, aumentando a capacidade estrutural e o prolongamento da sua vida útil. Ao recuperarem-se as características estruturais dota-se o pavimento rodoviário de novas e melhores características superficiais.

Antes da execução do projecto de reforço de um pavimento é necessário o levantamento do estado de degradação actual. Após a análise destes elementos, a espessura de reforço poderá ser dimensionada.

O prolongamento da vida de serviço do pavimento reforçado é fruto do aumento da capacidade de carga da estrutura, mitigando o aparecimento de deformações plásticas e a reflexão de fendas.
O dimensionamento de um pavimento consiste na definição de uma estrutura que assegure a função estrutural e funcional definida em função de padrões de qualidade estabelecidos para cada tipo de pavimento. A função estrutural está ligada à capacidade que o conjunto das diversas camadas tem para resistir às cargas aplicadas pelos veículos e às acções climáticas, sem sofrer degradações que ponham em risco a funcionalidade do pavimento. A função funcional está relacionada com as características de segurança e conforto da superfície da camada de desgaste do pavimento.

Em geral os métodos de dimensionamento do reforço de pavimentos são idênticos aos métodos de dimensionamento de pavimentos novos, obtendo-se as espessuras dos reforços a aplicar, comparando a estrutura que se obtém pelo dimensionamento, efectuado para o tráfego que o pavimento após reforço terá de suportar, com a estrutura do pavimento existente. Nessa comparação deve-se ter em conta a história do pavimento existente e se possível quantificar o seu desgaste.

Para o dimensionamento de um pavimento é necessário obter informações sobre o tráfego, condições climáticas e geotécnicas, informações estas que permitem definir o tipo de pavimento e os materiais a utilizar em cada camada. O dimensionamento por métodos racionais é realizado recorrendo a um modelo de comportamento estrutural.

A problemática do reforço de pavimentos flexíveis consiste, não apenas no dimensionamento do mesmo, mas também na determinação do momento mais oportuno para a sua execução. Um bom método de dimensionamento de reforços de pavimentos deverá assim, não só permitir a determinação de espessuras necessárias para prolongar a vida útil de pavimentos, que apresentem uma grande variedade de condições estruturais, a fim de lhes permitir suportar um dado tráfego suplementar, mas também permitir prever a duração da vida residual de um pavimento, a fim de se poder programar o seu reforço, para se chegar à solução mais económica possível.

Os métodos usuais de dimensionamento de pavimentos foram desenvolvidos de forma empírica, tendo como principal desvantagem a limitação do seu uso, pois só podem ser aplicados aos casos similares ao seu desenvolvimento. Com o aparecimento de programas de cálculo automático, o dimensionamento passou a ser baseado na analise estrutural, onde os principais parâmetros necessários ao calculo são o módulo de deformabilidade e o coeficiente de Poisson.

O módulo de deformabilidade, que define a relação entre as tensões e as deformações, dos materiais constituintes das camadas de um pavimento existente, pode ser determinado de duas formas:

- Em laboratório, através por exemplo do ensaio triaxial dinâmico (solos) e de compressão diametral ou flexão (misturas betuminosas, materiais cimentados);
- Analiticamente, através da analise dos módulos de elasticidade a partir das bacias de deflexão obtidas sob a superfície do pavimento.

O coeficiente de Poisson define a relação entre as deformações radiais e axiais dos materiais. A sua influência nos valores das tensões e deformações calculadas é pequena, salvo no caso das deformações radiais, as quais lhe são proporcionais. Na maioria dos casos este valor é definido para cada tipo de material.

Para efeitos de dimensionamento do reforço, os módulos de deformabilidade dos materiais existentes nos pavimentos flexíveis são determinados a partir das bacias de deflexão que o pavimento apresenta quando submetido ao carregamento externo, que é simulado através de ensaios não destrutivos.

A determinação dos módulos de deformabilidade através de métodos que recorrem a ensaios não destrutivos, apresenta as seguintes vantagens:
- Eliminação ou diminuição da necessidade de ensaios destrutivos;
- Representação do estado real da estrutura;
- Os módulos de deformabilidade dos materiais são estimados nas condições reais de utilização;
- Rapidez e precisão na obtenção das propriedades mecânicas das camadas do pavimento;
- Redução de custos.

Basicamente os métodos de determinação do módulo de elasticidade são classificados em dois grupos: iterativos e simplificados.
No caso da avaliação da capacidade de carga ou reforço de um pavimento existente é necessário que a sua constituição (espessura e natureza das camadas), bem como os módulos de deformabilidade a utilizar no modelo de comportamento estrutural do pavimento sejam obtidos a partir da interpretação dos resultados de carga e de sondagens.

A metodologia seguida para a elaboração de projecto de reforço por via analítica, baseia-se num método racional, que recorre ao cálculo dos estados de tensão e de deformação induzidos na estrutura do pavimento e na respectiva fundação, quando esta é solicitada pelos eixos dos veículos pesados.
Os estados de tensão e de deformação são determinados admitindo um modelo de comportamento em que o pavimento é assimilado a um conjunto de camadas sobrepostas assentes sobre a respectiva fundação, admitindo-se que os materiais existentes nas camadas do pavimento possuem características de isotropia e comportamento elástico linear.

As características de deformabilidade das camadas do pavimento existente são deduzidas a partir de ensaios de carga realizados ao longo do pavimento, como referido no presente capítulo. As características mecânicas das camadas de reforço são fixadas em função do tipo de materiais, e tendo em atenção as condições climáticas da região.

Para efeitos de dimensionamento, os estados limites de ruína considerados, no caso de pavimentos flexíveis são os seguintes:
- Limitar a extensão máxima de tracção na zona inferior das camadas betuminosas;
- Limitar a extensão máxima vertical de compressão no topo da fundação do pavimento.

Os valores limite das extensões são fixados em função do número de passagens do eixo padrão durante o período de vida de projecto, de acordo com critérios de dimensionamento definidos.

A metodologia a adoptar no estudo de reforço de um pavimento terá por base o seguinte processo de análise:
- Fixar as características de deformabilidade a adoptar para a fundação do pavimento, tendo em atenção os elementos do estudo geológico e geotécnico, das sondagens e dos ensaios de carga;
- Constituir um modelo de comportamento estrutural do pavimento, no qual se tenham em consideração as características de deformabilidade das camadas de reforço e do pavimento existente;
- Calcular os valores da extensão máxima de tracção nas camadas betuminosas e da extensão máxima vertical de compressão no topo da fundação;
- Comparar os valores das extensões máximas de cálculo com os valores limite decorrentes dos critérios de dimensionamento.

Autor: Manuel António Sobral Campos Jacinto
Excerto Adaptado
Imagens: New York Department of Transportation

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