Aprenda 3 DICAS para se tornar um MELHOR engenheiro:

Viga Benkelman

Resumo da principais características Viga Benkelman. Aplicação de Viga Benkelman. Preço Viga Benkelman. Norma Viga Benkelman. Como fazer ensaio Benkelman.

Viga Benkelman é um equipamento que possibilita realizar medições deflectométricas de um pavimento.

A Viga Benkelman é composta por um conjunto de sustentação em que se articula uma alavanca interfixa, cuja relação entre os comprimentos dos braços é conhecida. Idealizada pelo engenheiro A.C. Benkelman, do Bureau of Public Roads, foi utizada pela primeira vez nas pistas experimentais do WASHO em 1953. A Viga Benkelman, dentre os vários instrumentos disponíveis para medições defletométricas em pavimentos, foi o aparelho que mais se difundiu em todo o mundo e até hoje tem um importante papel no meio rodoviário nacional.

A Viga Benkelman é composta essencialmente de uma parte fixa e uma viga móvel. A parte fixa é apoiada no pavimento por meio de três pés reguláveis, sendo a viga móvel acoplada a esta por meio de uma articulação, ficando uma das extremidades (ponta de prova) em contato com o pavimento, e a outra extremidade acionando um extensômetro com precisão de 10-2 mm.

É equipada com um vibrador, que tem a função de vencer o atrito entre as peças móveis e evitar eventuais inibições do ponteiro do extensômetro.

Aplicações

Por ser um aparelho de baixo custo e versatilidade e de operação simples, de fácil capacitação do pessoal para sua operação, é um equipamento utilizado na maioria dos casos em que se deseja realizar a medição de deflexões de um pavimento, seja ele rígido, semirrígido ou flexível.

Inicialmente, a Viga Benkelman era unicamente utilizada para determinação da deformação reversível máxima. No entanto, com o passar do tempo, passou-se a utilizar este equipamento também para a definição da bacia de deformação, visto a importância deste parâmetro, para a caracterização do estado de tensão da estrutura de pavimentos rodoviários e aeroportuários.

Normatização e padronização

A Viga Benkelman é um equipamento regulamentado no Brasil:

  • Pelo método de ensaio DNER-ME 24/94 – Determinação das deflexões pela Viga Benkelman;
  • Pelo procedimento DNER-PRO 175/94 – Aferição da Viga Benkelman.

Procedimentos

De acordo com a DNER-PRO 175/94, antes da realização de qualquer medição com a Viga Benkelman esta deve ser aferida da seguinte forma:

a)    Posicionar a Viga Benkelman em uma mesa de madeira ou similar;

b)    Liberar a trava da viga;

c)    Apoiar a ponta de prova no centro do prato da prensa de modo a receber os movimentos verticais do conjunto de articulação;

d)    Ligar o vibrador;

e)    Fixar o extensômetro no tirante de aço da prensa, de tal forma que sua ponta apalpadora toque no prato da prensa e zerar o extensômetro;

f)     Ajustar e zerar o extensômetro da viga;

g)    Acionar a manivela da prensa com o dispositivo micrométrico a uma velocidade de aproximadamente 0,5 mm/min (carga) e fazer as leituras no extensômetro posicionado na prensa a cada 0,1 mm até 0,8 mm, e a cada 0,2 mm até 2,2 mm, num total de 15 leituras. Fazer as leituras correspondentes no extensômetro da viga;

h)   Repetir essas operações mais uma vez com o objetivo de caracterizar melhor a constante de aferição.

Características e Especificações da Viga Benkelman

A aparelhagem para a determinação das deflexões deverá ser constituída pelos seguintes equipamentos:

a) Viga Benkelman convencional, com relação de braço (constante da Viga), a : b, igual a 2 : 1 ou 3 : 1 ou 4 : 1 ou treliçada, com relação de braço a : b, igual a 3 : 1;

b) Caminhão com 8,2 tf de carga no eixo traseiro simples, igualmente distribuída entre as duas rodas duplas, contendo pneus tipo “900 x 20” ou “1.000 x 20”, com 12 (doze) lonas com câmaras, frisos na banda de rodagem e calibragem de 80 lb./pol.2 (5,6 kgf/cm2) de pressão;

c) Régua de madeira com 1,50 m de comprimento, graduada nas posições de 25 centímetros, 50 centímetros, 75 centímetros, 100 centímetros e 125 centímetros;

d) Termômetro de mercúrio, graduado de 0 à 100º C, sensível a 0,5 ºC.

Ensaio Viga Benkelman

O ensaio completo consiste das seguintes etapas:

  • Colocar a ponta de prova da viga Benkelman entre os pneus de uma das rodas geminadas do eixo traseiro do caminhão, colocando-a exatamente sob o seu eixo;
  • Fazer uma leitura inicial () no extensômetro, que se situa sobre o braço móvel da viga;
  • Fazer o caminhão se afastar lentamente até 10 m de distância da ponta de prova, ou até que o extensômetro não acuse mais variação de leitura;
  • Ler no extensômetro a leitura final

A leitura final corresponde ao descarregamento do pavimento e todo o deslocamento recuperado é associado à deformação elástica do pavimento (deflexão).

Análise dos resultados

O cálculo das deflexões é realizado pela expressão:

 

Cálculo Deflexão
Cálculo Deflexão

Onde:

Do = deflexão real ou verdadeira, em centésimos de milímetro;

Lo= leitura inicial, em centésimos de milímetro;

Lf = leitura final, em centésimos de milímetro;

a e b = dimensões da Viga Benkelman.

 

O raio de curvatura da bacia de deformação no ponto de prova é calculado por meio da fórmula:

Raio de curvatura - Viga Benkelman
Raio de curvatura – Viga Benkelman

Onde:

  • R = raio de curvatura, em metros;
  • D0 = deflexão real ou verdadeira, em centésimos de milímetro;
  • D25 = deflexão a 25 cm do ponto de prova, em centésimos de milímetro.

 

Com as leituras a diferentes distâncias do ponto de aplicação da carga é possível determinar a linha de influência longitudinal da bacia de deformação e o cálculo do raio de curvatura.

A viga deve ser periodicamente aferida em laboratório. O DNER-PRO 175/94 descreve o procedimento para aferição da viga. A cobertura de isopor da viga é recomendada para evitar deformações diferenciais de origem térmica das peças da viga. A leitura de deflexão elástica que se segue a um determinado deslocamento do caminhão não deve ser realizada imediatamente a fim que se manifestem as deformações dependentes do tempo.

Preços e Custos

A Viga Benkelman é um equipamento de baixo custo e versatilidade, mais fácil de adquirir e colocar a disposição de estudos e obras do que outros equipamentos disponíveis no mercado.

A operação é simples e facilmente se consegue capacitar o pessoal para seu manejo, baseado sempre em metodologias de fácil obtenção, normalizadas por praticamente todas as entidades rodoviárias.

Na tabela de preços unitários para projetos do DAER, referente à data-base de abril de 2015, é definido um preço de R$ 468,47 por km.pista sendo o levantamento por pista feito de 20 em 20 m alterando a faixa.

Quer citar este artigo em seu trabalho? Utilize o modelo abaixo:

PEREIRA, Caio. Viga Benkelman. Escola Engenharia, 2013. Disponível em: https://www.escolaengenharia.com.br/viga-benkelman/. Acesso em: 16 de dezembro de 2017.

O que você achou deste conteúdo? Tem alguma dúvida? Conte nos comentários.

  1. José Feitoza

    Prezado Caio Pereira,

    Parabéns pela iniciativa em fomentar informações da nossa área técnica.

    José Feitoza.

    • Caio Pereira

      Olá José,
      Obrigado pelo comentário.

      Abraços

  2. Josué

    Na verdade e uma duvida;gostaria de saber qual o tempo apos aplicacao do binder pode-se fazer o ensaio?

  3. Richard Kiefer

    Olá Caio,

    Você poderia fornecer-me os nomes de algumas empresas que prestam o serviço de ensaio com Viga Benkelman?

    Obrigado,

    Richard

  4. ALOIZIO VIEIRA

    Este preço R$223,34 / 2011 , está incluído o veiculo e a equipe de quantos colaboradores ?
    Qual e media de execução diária?
    Na equipe inclui colaborações que controla o transito ?
    A planilha com os resultados deverá ser encaminhada ao um responsável para emissão dos resultados, ou estes resultados estão incluídos neste preço apresentado.

  5. Manoel

    Faltou um item muito importante. Existe uma deflexão máxima para cada camada, sub-leito, sub-base, base, binder e capa.

  6. Juliano Wloch

    Favor informar aonde consigo fazer a calibração da viga.
    No aguardo, obrigado

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