Dimensionamento Pavimentos Flexíveis Métodos de Dimensionamento

Prévia do material em texto

1
Terraplanagem e Pavimentação
Prof. MSc. Ruiter da Silva Souza
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 
FLEXÍVEIS
Métodos de Cálculo
2
-Dois fatores são determinantes no dimensionamento de pavimentos flexíveis:
Objetiva definir as categorias de rodovias em função dos serviços prestados aos
usuários, expressos pelos seguintes parâmetros:
� Segurança da rodovia – boas condições de regularidade, drenagem e aderência;
� Regularidade dos serviços – manutenção pode ocasionar interrupção do tráfego;
� Conforto do usuário – tratamento visual, ruído e condições da superfície de
rolamento.
O DIMENSIONAMENTO tem como objetivo calcular e/ou verificar espessuras e
compatibilizar os materiais de forma que a vida útil corresponda a um certo
número projetado de repetições de carga.
-A vida útil de um pavimento é o período após o qual este atinge um grau inaceitável
de deterioração, quer sob o aspecto estrutural, quer sob o aspecto funcional.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 
FLEXÍVEIS
-Dois fatores são determinantes no dimensionamento de pavimentos flexíveis:
Para prever o desempenho de pavimentos são assumidos um grande número de
simplificações. O dimensionamento dos pavimentos pode ser abordado basicamente
através de 2 métodos:
- MECANÍSTICOS: consideram a análise das tensões e deformações em meios
não perfeitamente elásticos (solos e misturas asfálticas) e comparam estas
respostas da estrutura com critérios pré-estabelecidos para determinar as
espessuras das camadas. Na verdade, não existe um método puramente
mecanístico.
- EMPÍRICOS: se baseiam em experiências repetidas no campo. Têm como melhor
fundamento o método originado do trabalho de O. J. Porter, antigo engenheiro do
Departamento de Estradas de Rodagem da Califórnia. Inicialmente conhecido
como método Califórnia e posteriormente como do USACE (Corpo de
Engenheiros do Exército dos Estados Unidos), se baseia no ensaio CBR que foi o
ponto de partida para a evolução da engenharia rodoviária mundial (Método do
CBR).
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 
FLEXÍVEIS
3
-O método do DNIT é uma adaptação efetuada pelo Engo. Murillo Lopes de Sousa
em 1966 do método desenvolvido pelo USACE que utiliza algumas conclusões da
pista experimental AASHO (1958 a 1960).
-Constituindo basicamente de 4 etapas de trabalho.
1ª) DEFINIÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE DO SUBLEITO
Determinada através do CBR, relação entre a pressão necessária para produzir uma 
penetração de um pistão num corpo-de-prova de solo, e a pressão necessária para 
produzir a mesma penetração numa brita padronizada (Brita da Califórnia). O valor 
desta relação é dado em percentagem.
Ensaio introduzido por Porter em 1929 para o dimensionamento de pavimentos
flexíveis, sendo mais tarde adaptado pelo USACE para o projeto de aeroportos,
mantendo-se ainda hoje como um parâmetro de projeto bastante utilizado quando da
adoção de procedimentos empíricos de projeto.
Método do DNER/DNIT
-A ideia básica é adotar um Índice Suporte - IS, calculado com média aritmética de
dois outros índices derivados, respectivamente, de C.B.R. e do Índice de Grupo –
IG, à semelhança do proposto pelo Eng. William Haynes Mills, quando praticamente
combinou os métodos de dimensionamento do índice de Grupo e do C.B.R. em
trabalhos de pavimentação realizados no Estado do Espírito Santo, no início dos
anos 50.
O Índice de Suporte IS é dado por:
Onde:
ISCBR: índice suporte derivado do CBR (numericamente é o próprio CBR);
ISIG: índice suporte derivado do índice de grupo, correspondendo praticamente a
uma inversão de escala, fazendo com que solos de boa qualidade tenham os
maiores valores de ISIG.
Método do DNER/DNIT
4
-Impõe-se a condição de que o Índice Suporte seja, no máximo, igual ao CBR, ou
seja, quando o cálculo do IS resultar num índice maior que o C.B.R. (ou ISCBR),
adota-se o valor do C.B.R. como Índice Suporte.
Método do DNER/DNIT
2ª) DEFINIÇÃO DOS MATERIAIS
As exigências para materiais de reforço do subleito, sub-base, e base estabilizada 
são:
As exigências para materiais de reforço do subleito, sub-base, e base estabilizada 
são:
- Reforço do subleito: características geotécnicas superiores a do subleito (CBR, 
LL, LP, granulometria) e expansão ≤ 1%;
- Sub-base granulometricamente estabilizada: CBR ≥ 20; IG = 0 para qualquer tipo 
de tráfego e expansao ≤ 1%;
- Base estabilizada granulometricamente: LL ≤ 25%; IP ≤ 6; Expansão ≤ 0,5%; 
Equivalente de areia ≥ 30%; CBR ≥ 60 (médio); ≥ 80 (pesado).
Método do DNER/DNIT
5
3ª) DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO
É necessária a determinação do número equivalente de operações de eixo padrão, 
N, durante o período de projeto.
Npresente = 365 × VMDa × FE × FC (× FR)
Método do DNER/DNIT
4ª) Dimensionamento do Pavimento da Pista de Rolamento e Acostamentos
- Aos materiais constitutivos do pavimento são designados coeficientes de
equivalência estrutural, K, tendo como base o valor 1,0 para base granular.
- Materiais com maior rigidez (base ou revestimento de concreto betuminoso) são 
associados a maiores valores de K (2,0 para CBUQ).
- Materiais com menor rigidez como sub-base e reforço do subleito são associados 
a valores menores do que 1,0 (neste caso 0,77 e 0,71, respectivamente).
Método do DNER/DNIT
6
4ª) Dimensionamento do Pavimento da Pista de Rolamento e Acostamentos
Por exemplo: quando se diz que o coeficiente de equivalência estrutural da base de
solo-cimento com resistência à compressão, após sete dias de cura, é kB = 1,4, deve
ser interpretado 10 cm da base de solo-cimento têm o mesmo comportamento
estrutural que 14 cm (14 = 10 x 1,4) da base granular que é o material padrão de k =
1.
Método do DNER/DNIT
4ª) Dimensionamento do Pavimento da Pista de Rolamento e Acostamentos
Espessura Mínima de Revestimento - A fixação da espessura mínima a adotar para
os revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia
rodoviária, quer se trate de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo
tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços
repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas, Tabela 32,
visam especialmente as bases de comportamento puramente granular e são
definidas pelas observações efetuadas.
Método do DNER/DNIT
7
Espessura total de pavimento é dada
em função do N e da capacidade de
suporte (CBR ou IS = Índice de
Suporte dado como a média do ISCBR
= CBR e o ISIG que é tabelado de
acordo com o IG, notando que IS ≤
ISCBR), em termos de base granular (K
= 1,00).
Entra-se com o valor de N na
abscissa e traçasse uma reta vertical
até atingir o valor de suporte em
causa.
Ordenada correspondente é a
espessura do pavimento necessária
para proteger um material com o CBR
utilizado.
A hipótese é de drenagem adequada
e lençol subterrâneo rebaixado em
relação ao greide.
Método do DNER/DNIT
OBSERVAÇÕES:
- No caso de CBR inferior a 2 é recomendável fazer-se substituição do material;
- Espessura mínima para camada granular é de 10 cm;
- Hm designa espessura total de pavimento para proteger um material com CBR 
ou IS=m;
- hn designa a espessura da camada do pavimento com CBR ou IS = n;
- Mesmo que o CBR ou IS da sub-base seja > 20, a espessura de pavimento 
necessária para protegê-la é determinada como se o valor fosse 20;
- B = espessura de base e R = espessura de revestimento;
- A espessura do acostamento está de antemão condicionada a pista de rolamento, 
podendo ser feita uma redução na camada de revestimento (R).
Método do DNER/DNIT
8
- Determina-se de acordo com a Figura 1 as espessuras Hm, Hn, e H20.
R é determinada de acordo com as especificações de espessura mínima para o 
revestimento. As espessuras B, Hn, e H20 são obtidas pela resolução das seguintes 
inequações:
R KR + B KB ≥ H20
R KR + B KB + h20 KS ≥ Hn
R KR + B KB + h20 KS + hn KRef ≥ HmMétodo do DNER/DNIT
Dados:
Tráfego: N = 106;
Subleito: CBR = 3%;
Reforço do subleito: CBR = 10%;
Sub-base: CBR = 20%;
Base: CBR = 60%.
Pavimento= Tratamento Superficial.
- H20= 25 cm;
- H3= 75 cm;
- H10= 41 cm;
Método do DNER/DNIT - Exemplo
9
Base:
Revestimento betuminoso por penetração (K = 1,2); camadas granulares (K = 1,0).
R × KR + B × KB ≥ H20
2,5 × 1,2 + B × 1,0 ≥ 25 cm ∴ B ≥ 25 - 3 = 22 cm
Sub-base:
R × KR + B × KB + h20 × KS ≥ Hn
2,5 × 1,2 + 22 × 1,0 + h20 × 1,0 ≥ 41 cm ∴ h20 ≥ 41 - 25 = 16 cm
Reforço do Subleito:
R × KR + B × KB + h20 × KS + hn × KRef ≥ Hm
2,5 × 1,2 + 22 × 1,0 + 16 × 1,0 + h10 × 1,0 ≥ 75 cm ∴ h10 ≥ 75 - 41 = 34 cm
Método do DNER/DNIT - Exemplo
Método do DNER/DNIT - Exercícios
10
-Soares, J.B.; Motta, L.M.G; Panorama Nacional da Pesquisa em Transportes 2001;
Volume:1; P381-389; XV ANPET; Campinas-SP.
-Soares, J.B., Notas de Aula da Disciplina Mecânica dos Pavimentos. Universidade
Federal do Ceará, 72 p.
-Holz, R.F., 2007, Notas de Aula da Disciplina de Projeto de Estradas de Rodagem.
Fundação Universidade Federal do Rio Grande.
-VICENTINE, D., 2013, Notas de Aula da Disciplina Pavimentação. Universidade
Federal do Paraná, 12 p.
-BETTEGA, W.P., 2013, Notas de Aula da Disciplina Pavimentação. Universidade
Federal do Paraná, 11 p.
-Manual de estudos de tráfego. - Rio de Janeiro, 2006. 384 p. (IPR. Publ., 723).
-Manual de pavimentação. 3.ed. – Rio de Janeiro, 2006. 274p. (IPR. Publ., 719).
-GRECO, J.A.S., Notas de Aula da Disciplina Engenharia de Tráfego. Universidade
BIBLIOGRAFIA