Modelagem matemática dos efeitos do carregamento na degradação de pavimentos flexíveis

Abstract

O tráfego é considerado uma das principais causas da degradação dos pavimentos flexíveis, sendo que o excesso de carga de alguns veículos causa dois dos danos mais conhecidos do pavimento asfáltico: o Trincamento por Fadiga e o Afundamento em Trilha de Roda. Este trabalho visa avaliar, através da Modelagem Matemática, os impactos oriundos do tráfego no comportamento estrutural dos pavimentos flexíveis através do Método de Elementos Finitos, utilizando como ferramenta o Software ANSYS. Foram implementados três Modelos Estruturais. Para o Modelo Estrutural I, utilizou-se como referência um veículo rodoviário de eixo simples (80kN por eixo) com área de contato pneu/pavimento constante. No Modelo Estrutural II acrescentou-se as pressões de inflação dos pneus, e no Modelo Estrutural III, utilizou-se como referência um veículo rodoviário de eixo simples de pneus extralargos. Para os três Modelos Estruturais utilizaram-se variações nos módulos de rigidez do revestimento e variações nos carregamentos (de -20% à +40%) em relação ao eixo de referência de 80kN. Através das simulações obteve-se a deformação de tração (et) no revestimento, responsável pelo inicio do processo de trincamento por fadiga e a deformação de compressão (ec) no topo do subleito, causadora da deformação permanente. Com estes parâmetros, calculou-se o Nf (Número de repetições de carga até a ruptura do pavimento) através do modelo de fadiga do MEPG e do modelo de deformação permanente do Asphalt Institute. O Modelo Estrutural I apresenta uma significativa redução da vida útil do pavimento, tanto para a fadiga quanto para a deformação permanente. No Modelo Estrutural II, também há redução da vida útil, mas considerando as variações das áreas de contato pneu/pavimento foi possível obter resultados mais precisos. Para ambos os Modelos Estruturais I e II, os módulos de rigidez do revestimento não influenciam de forma significativa os resultados das análises. Já no Modelo Estrutural III verifica-se a importância dos módulos de rigidez do revestimento e também das diferentes áreas de contato pneu/pavimento na análise da fadiga, já para a deformação permanente os módulos não tem grande influência. Com isso, dentre os parâmetros estudados, é possível afirma que o excesso de carga nas rodovias é a principal causa de danos como o trincamento por fadiga e o afundamento em trilha de roda em pavimentos flexíveis e que a modelagem matemática é uma eficiente ferramenta de análise de tal processo.