REFORÇO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS: Modelação do Comportamento Estrutural

• Author(s): Domingos, P.
• Date: 2009
• Origin: Repositório Científico do LNEC
• Subject(s): Pavimentos aeroportuários; Reforço de pavimentos rígidos; Análise estrutural de pavimentos; Modelação numérica; Capacidade de carga de pavimentos
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese

Description

As infra-estruturas de transporte apresentam-se como vectores essenciais para o desenvolvimento económico, social, ambiental e cultural das sociedades contemporâneas. A construção destas infra-estruturas pressupõe avultados investimentos financeiros, aos quais têm que se somar os custos de exploração e manutenção ao longo do período de “vida” da infra-estrutura. Devido à sua importância estratégica, estas terão que apresentar um nível de serviço consentâneo com as exigências próprias de uma globalização incontornável (trocas comerciais, turismo, intercâmbio cultural), o que obriga ao desenvolvimento de um plano que defina as medidas de manutenção e/ou reabilitação a serem adoptadas no futuro, uma vez que existem diversos factores que impedem a contínua construção de novas infraestruturas. Assim, verifica-se que o reforço dos pavimentos aeroportuários é uma questão de enorme relevância, uma vez que as administrações responsáveis pela operacionalidade dos aeroportos têm que criar todas as condições para satisfazer a procura das diversas companhias aéreas e, ao mesmo tempo, têm que possuir os instrumentos adequados no sentido de decidirem quais as acções a realizar no âmbito da gestão dos pavimentos, nomeadamente nas questões que estão associadas às características estruturais e funcionais que estes devem oferecer para a operação das aeronaves em termos de conforto e segurança Para efectuar a modelação do comportamento estrutural dos pavimentos, com vista à determinação dos estados de tensão e deformação induzidos pelo tráfego, recorre-se de um modo geral, à utilização de modelos “multi-camadas”, nos quais estes são idealizados como um conjunto de camadas horizontais, contínuas, homogéneas, isotrópicas e elásticas, e que estão assentes sobre um meio semi-infinito. Deste modo,é possível recorrer a programas de cálculo automático relativamente fáceis de utilizar, que estão disponíveis no mercado, tais como, o ELSYM 5, desenvolvido na Universidade de Berkely ou o BISAR, desenvolvido pela Shell. No entanto, os modelos anteriormente descritos não permitem ter em conta as descontinuidades existentes nos pavimentos rígidos, nomeadamente os pavimentos constituídos por lajes de betão simples com juntas. É então necessário recorrer a outros tipos de modelos, como, por exemplo, os modelos de laje em apoio elástico (modelo de Westergaard), nos quais o conjunto de camadas subjacente às lajes de betão é idealizado, de forma muito simplificada, como um conjunto de “molas”. No caso em que é aplicada uma camada de reforço contínua sobre o pavimento rígido, este modelo já não permite verificar o estado de tensão induzido na camada de reforço na zona das juntas. Devido à situação anteriormente descrita, quando se pretende estudar o reforço de pavimentos rígidos existe a necessidade de serem utilizados métodos mais versáteis, que permitam analisar situações que não estão contempladas nos modelos mais simples. Para tal, podem-se utilizar métodos numéricos avançados, como, por exemplo, o método dos elementos finitos, o métodos das diferenças finitas ou o método dos elementos fronteira, que devido às suas características terão grande sucesso na análise estrutural de pavimentos rígidos reforçados. Neste estudo apresenta-se a aplicação do método das diferenças finitas para a análise estrutural de um pavimento aeroportuário do tipo rígido, que foi reforçado através da execução de um reforço em misturas betuminosas. Dos trabalhos desenvolvidos neste estudo, pode-se concluir que a verificação do dimensionamento de pavimentos rígidos reforçados com camadas betuminosas, deve ser efectuada para dois tipos de critérios de fadiga: → limitação das tensões de tracção na base das lajes de betão; → limitação das extensões de tracção na base das camadas betuminosas quando as cargas actuam nas zonas próximas das juntas.