pavimentos estruturalmente armados para aeroportos pavimentos

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  • Pavimentos EstruturalmenteArmados para AeroportosPavimentos EstruturalmenteArmados para Aeroportos

  • Pavimentos EstruturalmenteArmados para Aeroportos

    Autor:

    Pblio Penna Firme RodriguesEngenheiro Civil

    Diretor da LPE Engenharia e Consultoria

    Consultor Tcnico do Instituto Brasileiro de Telas Soldadas

    So Paulo, 2004

    1 Edio

  • Instituto Brasileiro de Telas Soldadas

    esumoREste trabalho tem por objetivo apresentar o

    pavimento estruturalmente armado para aero-

    portos, baseado nos trabalhos desenvolvidos

    por Anders Lsberg e adaptados s nossas con-

    dies. Apresenta um retrospecto dos seus

    trabalhos experimentais e as vantagens do

    emprego de estruturas mais delgadas podem

    proporcionar, tanto tcnicas como econ-

    micas e principalmente na preservao dos

    recursos naturais.

  • Instituto Brasileiro de Telas Soldadas

    umrioS1 - INTRODUO........................................................................................................................... 08

    2 - O TRABALHO PIONEIRO DE LSBERG.................................................................................. 09

    3 - DIMENSIONAMENTO DO PEA ................................................................................................ 14

    4 - EXPERINCIA BRASILEIRA ...................................................................................................... 16

    5 - CONCLUSO ............................................................................................................................ 17

    6 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................................ 18

  • Introduo01 Os pavimentos de concreto apresentam vantagens em aeroportos devido principalmente a suagrande durabilidade e so encontrados nas reas de estacionamento de aeronaves de pratica-mente todos os aeroportos de mdio e grande porte do Brasil.

    Grande parte desses pavimentos constituda por estruturas de concreto simples, que apresen-tam algumas limitaes com relao ao tamanho das placas e controle da fissurao.

    Modernamente temos visto experincias bem sucedidas com estruturas de concreto protendido,como as pistas do aeroporto do Rio de Janeiro, os ptios de estacionamento dos aeroportos deCuritiba e Porto Alegre, caracterizando-se pela baixa espessura da placa e elevado espaamentoentre as juntas.

    Entretanto, h mais um tipo de pavimento que tambm muito apropriado para aeroportos, que o estruturalmente armado, que foi empregado com grande sucesso no aeroporto de Estocolmo,funcionando com excelente desempenho por mais de 30 anos, que ser citado no item seguinte.

    Pouco divulgado e talvez por isso tenha ficado relegado a um segundo plano, embora na Suciados anos 40 e 50 tenha sido o mais empregado em aerdromos civis e militares, os pavimentosestruturalmente armados aos poucos vm recobrando seu lugar na pavimentao, com expres-sivas obras na rea industrial e aeroportos privados.

    A fim de homogeneizar a linguagem, existem basicamente trs tipos de pavimentos queempregam armaduras: pavimento com armadura distribuda, pavimento continuamente armado epavimento estruturalmente armado.

    O mais comum o pavimento com armadura distribuda, cuja nica funo controlar a fissur-ao do concreto.

    O segundo tipo, muito popular nos EUA e em alguns pases da Europa o continuamente arma-do, que se caracteriza por no apresentar juntas de retrao e o pavimento acaba ficando com fis-suras igualmente espaadas e com abertura mxima calculada em projeto.

    Finalmente, temos o pavimento estruturalmente armado, objeto deste trabalho, que apresentaarmadura positiva para a absoro dos momentos fletores, podendo ou no apresentar armadu-ra negativa para o controle das fissuras por retrao hidrulica.

    Ao contrrio do pavimento simples, o pavimento estruturalmente armado pode ser dimensiona-do com placas de dimenses bastante superiores, bastando para isso estabelecer uma taxa dearmadura compatvel com as suas dimenses.

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  • Instituto Brasileiro de Telas Soldadas

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    Figura 1 Seo tpica do Aeroporto de Estocolmo ( 3 )

    Outro ponto fundamental para a sua adoo relativo s questes ambientais, por consumir con-sideravelmente menores volumes de matria prima - como os agregados - do que os pavimen-tos flexveis e os pavimentos de concreto simples.

    Seu outro insumo, o ao, predominantemente produzido com sucata de ferro, contribuindo tam-bm para a limpeza ambiental.

    Sob o ponto de vista de comportamento estrutural, o PEA - pavimento estruturalmente armado - bastante similar aos protendidos:

    So bastante delgados;

    As deformaes so compatveis;

    As tenses geradas na sub-base so similares.

    Dessa forma, perfeitamente possvel o emprego dos seus fundamentos concernentes a essesaspectos-chave no dimensionamento do PEA, j que esto bem mais difundidos e suficiente-mente experimentados.

    O Trabalho Pioneiro de Lsberg02 Anders Lsberg foi um engenheiro sueco com especialidade em estruturas, tendo sido professore chefe do departamento de estruturas de concreto na Chalmers University of Technology emGotenburgo - Sucia e que dedicou muitos anos de pesquisa ao dimensionamento de placas deconcreto armado apoiadas em meio elstico, voltado notadamente ao emprego de pavimento aero-porturio, tendo sido responsvel pelo dimensionamento de diversas unidades civis e militares.

    Sua pesquisa terica e experimental culminou com a defesa de sua tese de doutorado em 1961(1), que posteriormente foi publicada com diversos aperfeioamentos e voltados divulgao dosseus estudos ao meio tcnico (2).

    Como principal referncia ao seu trabalho no meio aeroporturio esto as pistas do Aeroporto deEstocolmo, Arlanda, que foram dimensionadas como estruturalmente armadas empregando apenasarmadura inferior e placas de at 50m de comprimento (3), como a estrutura apresentada na figura 1.

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    A armadura era formada por tela de ao soldada, 8mm cada 130mm, produzida com ao simi-lar ao nosso CA-60. Essas pistas estiveram em operao por mais de 30 anos, com excelentecomportamento estrutural e de rolamento.

    Talvez pelo fato de Lsberg ter se dedicado, aps a dcada de 1960, intensamente s estruturasde concreto armado, acabou no deixando seguidores na rea dos pavimentos e seu mtodoacabou ficando no esquecimento, tendo sido resgatado a partir de 1980 para o emprego nodimensionamento de pavimentos industriais e rodovirios empregando reforos de telas soldadasou fibras de ao.

    Como especialista em concreto, Lsberg considerava que tenses de trao deveriam ser com-batidas com o emprego de armaduras adequadamente posicionadas, cuja taxa, quando apropria-da, deveria permitir a fissurao do concreto com aberturas que no comprometeriam a sua dura-bilidade.

    Complementarmente, essas mesmas armaduras iriam manter eventuais fissuras, principalmenteaquelas no provenientes do carregamento, como as de retrao hidrulica ou trmicas, ficassemsuficientemente fechadas permitindo a transferncia de cargas e aumentando a durabilidade dopavimento, fato que no ocorre no pavimento simples.

    Com essa finalidade, as armaduras no estruturais foram largamente estudadas na Inglaterra emdiversas pistas experimentais submetidas ao trfego rodovirio e descritos por Croney (4) demons-trando que a vida til do pavimento pode ser significativamente incrementada apenas pelamanuteno das fissuras suficientemente fechadas.

    Em seus estudos, Lsberg considerou que o pavimento estaria sendo submetido tenses deorigem trmica, que produziam tambm o empenamento, e aos momentos gerados sob a cargade roda.

    Neste caso, o pico das tenses ocorre imediatamente abaixo do centro do carregamento con-siderado como circular de raio c/ proporcional relao , onde o raio de rigidez da placa:M = P (c/l ) (3)

    Observando a figura 2, que mostra a distribuio dos momentos para dois nveis de carregamen-to e conhecendo a natureza frgil da ruptura do concreto, que praticamente no apresenta defor-maes plsticas, fora ao dimensionamento da placa de concreto simples pelo pico dos momen-tos, levando a espessuras elevadas de placas. Como agravante temos que quanto mais espessa a placa, maiores so os momentos gerados.

    Como alternativa a esses problemas, Lsberg props a introduo de uma armadura positiva nasduas direes prxima base da placa de concreto, permitindo a fissurao do concreto e umanatural redistribuio dos esforos no ficando restrita apenas ao ponto de maior carregamento(figura 2).

    Nesta figura, as curvas A e B representam a distribuio dos momentos de acordo com a teoriada elasticidade para cargas altas e baixas, considerando rea de carregamento circular, enquantoa curva C mostra a distribuio dos momentos quando a placa de concreto armado entra no est-gio plstico, ocorrendo o princpio de escoamento da armadura; nesta fase que o pavimentoarmado de fato comea a comportar-se como tal.

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    Figura 2Distribuio aproximadados momentos fletores

    Como resposta natural deformao da placa surge um momento negativo, bem menor que opositivo, que precisa ser combatido pela resistncia trao na flexo do concreto. Quando opavimento armado submetido a carregamentos crescentes e o ao atinge o seu limite de escoa-mento, a redistribuio dos momentos positivos com o incremento das fissuras inferiores ir pro-gredindo at que o momento negativo ultrapasse a capacidade do concreto, definindo se ento aruptura do pavimento (figura 3).

    Em seu trabalho, Lsberg desenvolveu uma srie de bacos de dimensionamento que permitema obteno da soma dos momentos fletores m positivo e m, q