Análise em EF 3D de pavimentos asfálticos urbanos em vias de transporte público sob ação de pneu de ônibus em movimento
DOI:
https://doi.org/10.58922/transportes.v33.e3111Palavras-chave:
Análises dinâmicas. Pavimentos flexíveis. Aceleração e frenagem. Declividade longitudinal. Elementos finitos.Resumo
Entender os mecanismos estruturais aos quais os pavimentos asfálticos estão submetidos em campo pode prevenir falhas prematuras. Neste trabalho, análises dinâmicas e estáticas de elementos finitos 3D foram realizadas e comparadas entre si para avaliar seus efeitos em termos de velocidade constante, aceleração, frenagem, rugosidade e declives longitudinais da rodovia. A análise numérica é um método de pesquisa não destrutivo que permite acessar a resposta em qualquer ponto interno do pavimento, de forma mais econômica e sustentável. Um trecho comum de pavimento urbano foi escolhido para as análises por ser representativo de rotas de transporte de passageiros em Curitiba – Brasil. Um ônibus padrão foi considerado para as análises e os parâmetros simularam condições diversas e usuais de tráfego e serviço. De acordo com esta análise, a aceleração em declives é a situação mais crítica para o pavimento em estudo, podendo ser até 24 vezes maior que a condição estática.
Downloads
Referências
Assogba, O.C.; Y. Tan; Z. Sun et al. (2021) Effect of vehicle speed and overload on dynamic response of semi-rigid base asphalt pavement. Road Materials and Pavement Design, v. 22, n. 3, p. 572-602. DOI: 10.1080/14680629.2019.1614970. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2019.1614970
ASTM (2023) ASTM E 1960-98: Standard Practice for Calculating International Friction Index of a Pavement Surface. West Conshohocken, PA: ASTM
Brasil (1997) Lei nº 9.503. Institui o Código de Trânsito Brasileiro. Diário Oficial da República Federativa do Brasil. Brasília. Available at: <https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9503.htm> (accessed 03/27/2025).
Chen, B.; X.C. Wang and K. Mu (2011) Mechanical response of longitudinal slope segments based on Burgers Model. Advanced Materials Research, v. 243, n. 249, p. 4172-4177. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.243-249.4172. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.243-249.4172
CNT (2018) Conheça os 13 Principais Defeitos do Pavimento das Rodovias. Available at: <http://www.cnt.org.br/imprensa/noticia/conheca-principais-defeitos-pavimento> (accessed 03/27/2025).
DNIT (2006) Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (3a ed., No. IPR-720). Rio de Janeiro: DNIT.
DNIT (2010) Manual de Projeto Geométrico de Travessias Urbanas (No. IPR-740). Rio de Janeiro: DNIT.
DNIT (2012) Quadro de Fabricantes de Veículos. Rio de Janeiro: DNIT. Available at: <https://www.gov.br/dnit/pt-br/rodovias/operacoes-rodoviarias/pesagem/QFV2012ABRIL.pdf> (accessed 03/27/2025).
DNIT (2013) Norma DNIT 005/2003-TER. Defeitos nos Pavimentos Flexíveis e Semi-Rígidos Terminologia. Rio de Janeiro: DNIT.
Farias, M.M. (1997) The influence of horizontal loads on the fatigue of pavements’. In Symposium on Recent Developments in Soil and Pavement Mechanics. Rio de Janeiro, pp. 359-365. Available at: <http://worldcat.org/isbn/9054108851> (accessed 03/27/2025).
Feng, L.; J. Liu; H. Wang et al. (2012) Shear stress of asphalt pavement in steep slope sections. In International Conference on Transportation Engineering 2009. ASCE, p. 869-874. DOI: 10.1061/41039(345)144. DOI: https://doi.org/10.1061/41039(345)144
Figur, N.E. (2019) Estudo das Tensões e Deflexões em Pavimentos Flexíveis Devido à Atuação de Cargas Dinâmicas dos Veículos: Uma Análise Numérica. Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Paraná. Curitiba. Available at: <https://hdl.handle.net/1884/63115> (accessed 03/27/2025).
Ghoreishy, M.H.R. (2006) ‘Finite element analysis of the steel-belted radial tyre with tread pattern under contact load’. Iranian Polymer Journal, v. 15, n. 8, p. 667-674.
Giurgiu, T.; F. Ciortan and C. Pupaza (2013) Static and transiente analysis of radial tires using ANSYS. In Recent Advances in Industrial and Manufacturing Technologies: Proceedings of the 1st International Conference on Industrial and Manufacturing Technologies (INMAT’13). Athens, p. 148-152. Available at: <https://www.researchgate.net/publication/301560795_Static_and_Transient_Analysis_of_Radial_Tires_Using_ANSYS> (accessed 03/27/2025).
Hajj, E.Y.; P. Thushanthan; P.E. Sebaaly et al. (2012) Influence of tyre-pavement stress distribution, shape, and braking on performance predictions for asphalt pavement. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 2306, n. 1, p. 73-85. DOI: 10.3141/2306-09. DOI: https://doi.org/10.3141/2306-09
Hammoum, F.; A. Chabot; D. St-Laurent et al. (2010) Effects of accelerating and decelerating tramway loads on bituminous pavement. Materials and Structures, v. 43, n. 9, p. 1257-1269. DOI: 10.1617/s11527-009-9577-9. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-009-9577-9
Khavassefat, P.; D. Jelagin and B. Birgisson (2014) Dynamic response of flexible pavements at vehicle–road interaction. Road Materials and Pavement Design, v. 16, n. 2, p. 256-276. DOI: 10.1080/14680629.2014.990402. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2014.990402
Kuo, C.M.; K.T. Hall and M.I. Darter (1995) Three-dimensional finite element model for analysis of concrete pavement support. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, n. 1505, p. 119-127.
Li, C. and L. Li (2012) Criteria for controlling rutting of asphalt concrete materials in sloped pavement. Construction & Building Materials, v. 35, p. 330-339. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.04.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.003
Li, Y.C. and Y.Y. Xin (2014) The dynamic response of large longitudinal slope of asphalt road pavement under heavy impulsive load. Advanced Materials Research, v. 1065-1069, p. 806-813. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1065-1069.806. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1065-1069.806
Medina, J. and L.M.G. Motta (2015) Mecânica dos Pavimentos (3a ed.). Rio de Janeiro: Interciência.
Meyers, M.A. and K.K. Chawla (2009) Mechanical Behaviour of Materials (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press.
Nonde, L. (2014) Effect of vertical and horizontal load on pavement interface shear stress. International Journal of Engineering Research & Technology, v. 3, n. 10, p. 1295-1299.
Saad, B.; H. Mitri and H. Poorooshasb (2005) Three-dimensional dynamic analysis of flexible conventional pavement foundation. Journal of Transportation Engineering, v. 131, n. 6, p. 460-469. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2005)131:6(460). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-947X(2005)131:6(460)
Saleh, M.F.; M.S. Mamlouk and E.B. Owusu-Antwi (2000) Mechanistic roughness model based on vehicle-pavement interaction. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 1699, n. 1, p. 114-120. DOI: 10.3141/1699-16. DOI: https://doi.org/10.3141/1699-16
Schmidt, E.P. and C.E.N.A. Mazzilli (2017) Influência da flexibilidade do tabuleiro na resposta dinâmica de pontes rodoviárias curvas. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 10, n. 3, p. 706-743. DOI: 10.1590/s1983-41952017000300009. DOI: https://doi.org/10.1590/s1983-41952017000300009
Seco, R. (2016) Curitiba, ‘Cidade Modelo’, Busca Novas Referências: ‘Ao Menos Não Somos São Paulo’. Available at: <http://brasil.elpais.com/brasil/2016/06/30/politica/1467311191_496018.html> (accessed 03/27/2025)
URBS (2017a) Composição da Frota. Curitiba. Available at: <https://www.urbs.curitiba.pr.gov.br/transporte/rede-integrada- de-transporte/42> (accessed 03/27/2025).
URBS (2017b) Características da RIT. Curitiba. Available at: <https://www.urbs.curitiba.pr.gov.br/transporte/rede-integrada- de-transporte/18> (accessed 03/27/2025).
Yang, J.; W. Li; Z. Yu et al. (2010) Finite element analysis of asphalt pavement on long-steep longitudinal slope. Journal of Traffic and Transportation Engineering, v. 10, n. 6, p. 20-24. DOI: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004.
Yin, Y.; H. Wen; L. Sun et al. (2020) The influence of road geometry on vehicle rollover and skidding. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 17, n. 5, p. 1648. DOI: 10.3390/ijerph17051648. PMid:32138346. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph17051648
Youtube (2025a) Pavement Deflections, for i=0% 40Km/h (at Constant Speed, Intermediate Rough Surface). Available at: <https://youtu.be/p0ejW8zLGLo> (accessed 03/27/2025).
Youtube (2025b) Pavement Deflections, for i=+%11 40Km/h (at Constant Speed, Intermediate Rough Surface). Available at: <https://youtu.be/RHZu1SSu9oY> (accessed 03/27/2025).
Youtube (2025c) Pavement Deflections, for i=-11% 40Km/h (at Constant Speed, Intermediate Rough Surface). Available at: <https://youtu.be/37UFyhxDUhg> (accessed 03/27/2025).
Zaghloul, S. and T. White (1993) Use of a three-dimensional, dynamic finite element program for analysis of flexible pavement. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, n. 1388, p. 60-69.
Zhang, N.M. and X.D. Wang (2010) Deformation analysis of pavement structures under coexistence of vertical and horizontal loads. Applied Mechanics and Materials, v. 44-47, p. 3053-3059. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.44-47.3053. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.44-47.3053
Zhang, H.; M. Yang and Y. Ma (2020) Study on the performance of high-modulus asphalt concrete pavement in extreme curves or steep slopes of trunk highway. Stavební Obzor - Civil Engineering Journal, v. 29, n. 1, p. 97-109. DOI: 10.14311/CEJ.2020.01.0009. DOI: https://doi.org/10.14311/CEJ.2020.01.0009
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2025 Neusa Eliana Figur, Daniane Franciesca Vicentini
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ao submeter um manuscrito para publicação neste periódico, todos os seus autores concordam, antecipada e irrestritamente, com os seguintes termos:
- Os autores mantém os direitos autorais e concedem à Transportes o direito de primeira publicação do manuscrito, sem nenhum ônus financeiro, e abrem mão de qualquer outra remuneração pela sua publicação pela ANPET.
- Ao ser publicado pela Transportes, o manuscrito fica automaticamente licenciado sob a Licença Creative Commons CC BY 4.0. Esta licença permite o seu compartilhamento com reconhecimento da autoria e da publicação inicial neste periódico.
- Os autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não exclusiva da versão do trabalho publicada neste periódico (por ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento da publicação inicial na Transportes, desde que tal contrato não implique num endosso do conteúdo do manuscrito ou do novo veículo pela ANPET.
- Os autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu manuscrito online (por ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) depois de concluído o processo editorial. Como a Transportes é de acesso livre, os autores são estimulados a usar links para o DOI do artigo nesses casos.
- Os autores garantem que obtiveram todas as permissões necessárias dos empregadores para a publicação e o licenciamento CC BY 4.0 do manuscrito, especialmente se o empregador possuir alguma reivindicação sobre os direitos autorais do manuscrito. Os autores assumem total responsabilidade por questões de direitos autorais relacionadas ao empregador, isentando a ANPET e a Transportes de qualquer responsabilidade relacionada.
- Os autores assumem toda responsabilidade sobre o conteúdo do manuscrito, incluindo as devidas e necessárias autorizações para divulgação de dados coletados e resultados obtidos, isentando a ANPET e a Transportes de toda e qualquer responsabilidade neste sentido.
Última atualização: 27/11/2025
