Utilização do método de elementos finitos na avaliação das respostas estruturais de pavimentos flexíveis

Abstract

O transporte de cargas e passageiros mais predominante no Brasil é o rodoviário, e devido o tráfego ser muito variado quanto ao tipo de veículos e cargas transportadas, a degradação dos pavimentos é inevitável. Os pavimentos flexíveis rompem por diversas causas principalmente pelo trincamento por fadiga e pelo afundamento de trilha de roda. Pelo fato do pavimento ser considerado como um sistema em camadas possibilita o cálculo de tensões e deformações geradas no interior do pavimento. Este trabalho visa avaliar as variáveis estruturais que mais influenciam o dimensionamento e desempenho dos pavimentos flexíveis, calculando as respostas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos, utilizando como ferramenta o Software ANSYS. Para a construção do modelo estrutural foram utilizadas diferentes espessuras para o revestimento e para a base, e diferentes módulos de rigidez para o revestimento, para a base e para o subleito. Através do Software ANSYS, criou-se um modelo geométrico de um pavimento bi-dimensional, simétrico e discretizado por elementos quadráticos, com quatro nós cada elemento, formando a malha. Foram simulados os apoios nas laterais e na parte inferior do pavimento, e a carga foi aplicada, equivalente a tensão de 0, 551 MPa. Através das simulações obteve-se a deformação de tração ( t) no revestimento, responsável pelo inicio do processo de trincamento por fadiga e a deformação de compressão ( c) no topo do subleito, causadora da deformação permanente. Na deformação de tração os parâmetros que mais influenciam são o módulo de rigidez e a espessura da base. Na deformação de compressão o parâmetro que mais influencia é o módulo de rididez do subleito. Com estes parâmetros, calculou-se o Nf (Número de repetições de carga até a ruptura do pavimento), através dos modelos de trincamento por fadiga, AI (Asphalt Institute) e AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), verificouse que para valores de t superiores a 200 μ , tendem a valores menores para Nf; e através dos modelos da deformação permanente, AI, Shell Oil e LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chausses), verificou-se que para valores de c inferiores a 100 , tendem a levar a valores altos de Nf. Portanto, dentre os parâmetros estudados, é possível afirmar que com a escolha de bons materiais e com a utilização de técnicas construtivas adequadas há um retroamento da ruptura no pavimento.