Modelagem matemática de respostas estruturais em pavimentos flexíveis considerando a variação sazonal de temperatura

Abstract

O conhecimento de informações sobre a região e as variações climáticas onde vai ser construída uma rodovia é muito importante, assim como as propriedades dos materiais são essenciais para a tomada de decisões sobre a manutenção e restauração de pavimentos rodoviários. Este trabalho estudou o comportamento mecânico do pavimento considerando as variações de temperatura máxima ao longo de um ano; para tanto foi modelada a transferência de calor confrontando-os com dados experimentais; a partir dos perfis de temperatura de cada mês foram calculadas as respostas estruturais no pavimento usando Método dos Elementos Finitos. A placa de pavimento flexível utilizado na coleta dos dados experimentais está localizada no Laboratório de Engenharia Civil da Unijuí. Para coleta dos dados foram instalados sensores digitais de temperatura a cada 3 cm de profundidade até o final da camada de revestimento de 15 cm. Também foi instalado um sensor a 40 cm para verificar a variação de temperatura a esta profundidade. A equação do calor foi usada para se obter os gradientes térmicos, em duas etapas: a solução analítica foi fundamental para determinar a malha para o problema proposto e validar o modelo numérico, desenvolvido através do Método de Diferenças Finitas com o esquema implícito de avanços temporais, o que se propõe a calcular a distribuição de temperatura para qualquer ponto do pavimento em diferentes períodos de tempo. A temperatura é usada para obter o módulo de rigidez e coeficiente de Poisson nos vários pontos, e então, com o auxílio do Método dos Elementos Finitos através do software EFin3D, calculam-se as deformações de tração em cada intervalo de tempo. Neste caso considerados espessuras de revestimentos de 4, 8 e 12 cm. Os resultados mostraram que as maiores diferenças nas deformações de tração, responsável pela fadiga do revestimento, acontecem nos meses quentes do ano, alcançado valores com até 100% de diferença.