Reabilitação Estrutural de Pavimentos Flexíveis Antunes.pdf · Tema Pavimentos 3,1 6,1 10,6 16,8 0 3 6 9 12 15 18 s) Variação da vida útil do pavimento função dos módulos

Reabilitação Estrutural de Pavimentos Flexíveis

Tema Pavimentos


Maria de Lurdes Antunes, Investigadora Coordenadora do LNEC

Simona Fontul, Investigadora Auxiliar do LNEC

Vânia Marecos, Bolseira de Doutoramento


Tema Pavimentos

Camadas de fundação / base com fracas características mecânicas

Pavimento original com fendilhamento tipo pele de crocodilo

Zona sujeita a baixas temperaturas no Inverno

Obras de reabilitação: fresagem e substituição de camadas betuminosas

Dimensionamento do reforço para 10 anos

Fendilhamento precoce do pavimento reabilitado

Caso de estudo de reabilitação estrutural de pavimento flexível

• Análise das causas de degradação do pavimento reabilitado • Efeito da variabilidade da construção no comportamento estrutural • Contributos para análise de custo ao longo do ciclo de vida / análise de risco


Tema Pavimentos

Estrutura prevista para o pavimento reabilitado

Camadas

Betuminosas

Existentes

Camadas

betuminosas

novas

0.05 m ACsurf

0.06 m ACreg

0.10 m ACbase

0.20 m Granular

0.10 m ACbase

0.05 m ACsurf

0.04 m ACreg

0.05 m ACsurf

0.06 m ACreg

0.10 m ACbase

0.02 m ACreg

0.20 m Granular 0.20 m Granular

a) Antes da Reabilitação b) Reabilitação Tipo I c) Reabilitação Tipo II

Período de vida: 10 anos; NAEP130kN ~ 5,3 x 105 Idade do pavimento: 10 anos


Tema Pavimentos

Estado do pavimento 1 ano após reabilitação

Fendilhamento longitudinal / pele de crocodilo nas rodeiras Degradação mais significativa numa das faixas


Tema Pavimentos

Caracterização estrutural dos pavimentos - FWD

FWD + Radar

0

500

1000

1500

99+000 99+500 100+000 100+500 101+000 101+500 102+000 102+500 103+000 103+500 104+000 104+500 105+000 105+500 106+000 106+500 107+000 107+500 108+000 108+500 109+000 109+500 110+000 110+500 111+000 111+500 112+000 112+500 113+000 113+500 114+000 114+500

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

D0 (mm) D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) D6 (mm) D7 (mm) D8 (mm)Tar (ºC) Tsup (ºC)

Rodeira Direita

Rodeira Esquerda

Deflexão (µm) T (ºC)

0

500

1000

1500

99+000 99+500 100+000 100+500 101+000 101+500 102+000 102+500 103+000 103+500 104+000 104+500 105+000 105+500 106+000 106+500 107+000 107+500 108+000 108+500 109+000 109+500 110+000 110+500 111+000 111+500 112+000 112+500 113+000 113+500 114+000 114+500

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

D0 (mm) D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) D6 (mm) D7 (mm) D8 (mm)Tar (ºC) Tsup (ºC)

Entre rodeiras

Rodeira Esquerda

0

500

1000

1500

99+000 99+500 100+000 100+500 101+000 101+500 102+000 102+500 103+000 103+500 104+000 104+500 105+000 105+500 106+000 106+500 107+000 107+500 108+000 108+500 109+000 109+500 110+000 110+500 111+000 111+500 112+000 112+500 113+000 113+500 114+000 114+500

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 Tar Tsup

Rodeira Esquerda


Tema Pavimentos

Caracterização estrutural dos pavimentos - GPR

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

103+000 103+500 104+000 104+500 105+000 105+500 106+000

Camadas Betuminosas (GPR) Camadas Granulares (GPR) Camadas Betuminosas (Projeto) Camadas Granulares (Projeto)


Tema Pavimentos

Camadas betuminosas

Desgaste:

• Wb – 4,1% a 4,5% (exceto zona com BBR)

• Pen – 17% a 22%

Regularização:

• Wb – 4,1% a 5,5%

• Pen – 17% a 39%

Camadas do pavimento original:

• Espessuras variáveis

• Número significativo de carotes

fendilhadas nas camadas inferiores


Tema Pavimentos

Camadas não ligadas e fundação do pavimento

Solos de fundação:

• Em geral graníticos

• Algumas formações xistosas

• Perfil misto (faixa em pior estado escavação)

Leito do pavimento:

• Solos A-1-b (0)

• Win-situ – 14 a 17%

Camada granular (ABGE):

• IP- NP

• LL – 24,3% a 26,9%

• EA – 34% a 42%

• Win-situ – 3,8% a 5,3%

• CR ~ 90%


Tema Pavimentos

0.11 m ACbase

0.04 m ACsurf

0.06 m ACreg

0.20 m Granular

Camadas Existentes

Camadas de Reforço

Análise de sensibilidade para uma Estrutura de Referência


Tema Pavimentos

Modelos Estruturais de Referência

E2 = 1450 MPa

E1 = 6200 MPa

E3 = 100 MPa

E4 = 40 MPa

h1 = 10 cm

h2 = 11 cm

h3 = 20 cm

h4 = 50 cm

P1

P1 = Considerando os dados de “partida”


Tema Pavimentos

Modelos Estruturais de Referência

E2 = 1450 MPa

E1 = 6200 MPa E1 = 6200 MPa

E3 = 100 MPa

E4 = 40 MPa

E2 = 500 MPa

E3 = 100 MPa

E4 = 40 MPa

h1 = 10 cm

h2 = 11 cm

h3 = 20 cm

h4 = 50 cm

P2 = Considerando uma redução do módulo da camada de mistura betuminosa do pavimento existente devido ao fendilhamento

P2 P1

P1 = Considerando os dados de “partida”


Tema Pavimentos

Desgaste

Regularização

Existente

PROJETO REAL


Tema Pavimentos

hreforço = 8 a 12 cm

hexistente = 9 a 12 cm

Ebase/Efund = 75/30 a 150/60 MPa

Vb = 9 a 12 %

Desgaste

Regularização

Existente

PROJETO REAL


Tema Pavimentos

3,5 4,6

6,1

8,1

10,6

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a U

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada de reforço

1,4 1,9 2,6 3,5

4,8

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a ú

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada de reforço

hreforço = 8 a 12 cm ΔVida Útil = 7,1 anos ΔVida Útil = 3,4 anos

8 cm 9 cm 11 cm 12 cm hreforço 8 cm 9 cm 11 cm 12 cm hreforço 10cm 10cm

Influência da espessura do reforço na vida útil do pavimento

Critério de Dimensionamento: Limitação da extensão vertical de compressão na fundação


Tema Pavimentos

4,1 5,0

6,1 7,5

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a U

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada betuminosa existente

2,0 2,3 2,6 3,0

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a ú

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função da espessura da camada betuminosa existente

hexistente = 9 a 12 cm ΔVida Útil = 3,4 anos ΔVida Útil = 1,0 anos


8 cm 9 cm 11 cm hexistente 8 cm 9 cm 11 cm hexistente 10cm 10cm

Influência da espessura das camadas betuminosas existentes na vida útil do pavimento


Tema Pavimentos

3,1

6,1

10,6

16,8

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a U

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função dos módulos da base e solo de fundação

1,2 2,6

4,7

7,7

0

3

6

9

12

15

18

Vid

a ú

til (

ano

s)

Variação da vida útil do pavimento função dos módulos da base e solo de fundação

Ebase 75 a 150 MPa Efund = 30 a 60 MPa

ΔVida Útil = 13,7 anos ΔVida Útil = 6,5 anos

75 150 Ebase 125

30 60 Esolo 50

(MPa)

(MPa)

100

40

75 150 Ebase 125

30 60 Esolo 50

(MPa)

(MPa)

100

40


Influência dos módulos da base e da fundação na vida útil do pavimento


Tema Pavimentos

5,7

9,1

13,9

20,5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Vid

a ú

til (

ano

s)

Variação da vida à fadiga da camada de reforço em função da % de betume

Vb = 9 a 12 %

ΔVida Útil = 14,8 anos

9% 10% 12% Vb 11%

Influência da composição da mistura (reforço) na vida à fadiga


Tema Pavimentos

Conclusões

Importância da análise dos mecanismos de degradação como dado de partida para o projeto de reabilitação Previsível evolução do comportamento mecânico das camadas degradadas do pavimento tem impactos significativos na verificação do dimensionamento Impactos da variabilidade da construção no comportamento do pavimento reabilitado podem ser muito significativos • Espessura das camadas de reforço • Composição das misturas betuminosas • Outros aspetos


Tema Pavimentos

Recomendações

Estudos de sensibilidade referentes aos impactos da variabilidade na vida útil dos pavimentos: • Avaliação dos custos ao longo do ciclo de vida para horizontes temporais superiores

ao período de dimensionamento

• Aperfeiçoamento de critérios para estabelecimento de tolerâncias no fabrico e aplicação em obra

• Análise de risco para diferentes soluções

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