A condição e o desempenho de um pavimento rodoviário depende de muitos fatores, entre os quais:
- Estrutura de pavimento, material e espessura das camadas;
- Qualidade da construção (incluindo uniformidade das camadas do pavimento) e práticas da manutenção;
- Clima – Total de precipitação e ciclos de congelamento/descongelamento;
- Características da sub-base que suporta o pavimento;
- Valores, espaçamento e freqüência das cargas por eixo; e
- Interação dinâmica entre as condições do pavimento e a velocidade do veículo, número de pneus por eixo, pressão dos pneus e características da suspensão.
Princípios básicos
Os fatores mais relevantes para a duração do pavimento são espaçamento e freqüência das cargas dos eixos. Os impactos sobre o pavimento são influenciados também pelas características da suspensão do veículo, tipo de pneu e pressão do pneu.
Ao contrário dos que se pensa, o peso bruto dos veículos não é fator determinante do impacto do veículo sobre o pavimento. Ao longo do tempo, os esforços acumulados deterioram a estrutura do pavimento, o que pode resultar eventualmente em ruptura do pavimento rígido ou flexível ou ainda deformação permanente do pavimento rígido.
Se o pavimento não tiver manutenção adequada, as cargas por eixo combinadas com efeitos ambientais aceleram a ruptura e a deformação.
Fadiga dos pavimentos
A ruptura dos pavimentos é usualmente causada por fadiga. A fadiga é provocada por muitas cargas repetitivas. Quanto mais pesada a carga, menor o número de repetições necessárias para se atingir a mesma condição de ruptura. É possível, especialmente para um pavimento fino e uma carga muito alta, que as rodas do veículo rompam o pavimento numa única passada.
Vida do pavimento
A deterioração do pavimento aumenta rapidamente com o aumento das cargas por eixo. A relação da quarta potência entre essas duas variáveis tem sido a regra de algibeira desde os testes realizados pela AASHTO nos anos 50.
Esta relação significa que, quando se dobra uma carga por eixo, por exemplo,de 10.000 libras para 20.000 libras, o impacto sobre o pavimento aumenta 16 vezes (24).
Pesquisas mais recentes demonstram que a influência das cargas sobre o pavimento varia com a natureza do esforço. Por exemplo, a influência das cargas por eixo na superfície do pavimento é diferente sua influência sobre a ruptura da sub-base.
Em geral, porém, a relação entre as cargas por eixo e a deterioração do pavimento deve variar entre a terceira e quarta potências. Assim, dobrando-se a carga por eixo, a deterioração do pavimento cresce entre entre 9 e 16 vezes.
Impacto dos conjuntos de eixos
Adicionando-se um ou dois eixos a um eixo simples, para se obter um grupo de eixos tandem ou tridem, pode-se obter veículos de maior peso bruto sem dano adicional ao pavimento.
Esses grupos de eixos reduzem a deterioração do pavimento. pela distribuição da carga ao longo do piso. Estes efeitos são mais significativos para pavimentos flexíveis do que para pavimentos rígidos, embora a diferença não seja muito grande.
A distância entre dois eixos consecutivos num grupo tandem ou tridem também afeta a vida do pavimento. Tanto maior o espaçamento, maior a tendência de cada eixo do grupo para funcionar como eixo isolado.
Espaçar os eixos dentro de um grupo aumenta a fadiga em pavimentos flexíveis. Pavimentos rígidos são afetados de maneira diferente pelo espaçamentos do eixos. Em distâncias curtas, os pavimentos rígidos funcionam como pontes e, conseqüentemente, os danos são reduzidos pelo espaçamento dos eixos.
Fator de equivalência de cargas
Para estimar os efeitos de eixos de diferentes pesos, o total relativo de fadiga para um eixo de determinado peso é comparado àquele de um eixo padrão. Historicamente, este eixo padrão é o de 18.000 libras (8,17 t).
Esse valor relativo é chamado de Fator de Equivalência de Carga (FEC) e pode ser definido como o número de repetições necessárias da carga padrão para produzir o mesmo efeito de uma aplicação da carga em questão.
