Aula 08 - Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis

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PROF. PAULO HENRIQUE ROBERTO MOURA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – CAMPUS RUSSAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: RUS0190 – PROJETO E CONSTRUÇÃO DA SUPERESTRUTURA VIÁRIA (2022.1)
Aula 08 – Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis – Método Empírico
RUS0190 – PROJETO E CONSTRUÇÃO DA SUPERESTRUTURA – PROF. PAULO HENRIQUE ROBERTO MOURA
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1. INTRODUÇÃO
Problema de alto grau de dificuldade para dimensionamento de pavimentos devido ao grande quantidade de variáveis de natureza diversas
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2. DIMENSIONAMENTO
Método empírico
	Baseado em resultados do ensaio CBR
 Método racional
	A análise de tensões e deformações de estruturas de pavimentos como sistemas de 	múltiplas camadas e a aplicação da teoria da elasticidade e do método dos elementos finitos 	deram origem a consideração racional das deformações resilientes no dimensionamento de 	pavimentos (Pinto e Preussler)
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2. DIMENSIONAMENTO
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2. DIMENSIONAMENTO
a) Estudo de tráfego: tem por finalidade identificar o tipo de tráfego que irá solicitar o pavimento
	Volume de veículos
	Composição por tipo de veículo
	Cargas máximas que irão transitar na via
	Frequência das cargas
b) Estudo do subleito: visa identificar os tipos de materiais constituintes do subleito onde o pavimento será construído.
	Sondagens a trado
	Coleta de amostras de cada camada de solo
	Ensaios de laboratório
	Análise estatística dos dados
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2. DIMENSIONAMENTO
c) Pesquisa de materiais
	Identificação e estudo em laboratório dos materiais provenientes de jazidas de materiais 	naturais de construção, pedreiras, resíduos industriais, etc.
d) Clima
	A identificação do tipo de clima da região é importante na definição do tipo de pavimento a 	ser construído, das espessuras das camadas e dos dispositivos de drenagem.
e) Condições locais
Tipo de mão de obra existente
Equipamentos disponíveis
Preferências dos municípios, etc...
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2. DIMENSIONAMENTO
1. Escolha do tipo de pavimento
Tráfego, pesquisa de jazidas e condições locais.
2. Estudo dos materiais
Caracterização em laboratório dos materiais do subleito e das jazidas
3. Dimensionamento
Definição da espessura de cada camada e da seção transversal
4. Detalhes construtivos
Desenho de todos os detalhes construtivos que se fizerem necessários para a execução do pavimento
5. Especificações técnicas
Tipo de material a ser empregado, execução da camada e o controle de execução.
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3. MÉTODO EMPÍRICO
Método de dimensionamento proposto pelo Engº Murillo Lopes de Sousa
Baseado no ensaio CBR e no método do índice de grupo
Os coeficientes de equivalência estrutural são baseados nos resultados da pista experimental da AASHO (The AASHO Road Test)
Roteiro para o uso do método do DNER
Cálculo do índice de grupo
Determinação do fator de equivalência de operações
Determinação do fator climático regional
Determinação dos coeficientes de equivalência estrutural
Determinação da espessura mínima de revestimento betuminoso
Determinação das espessuras das camadas
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3. MÉTODO EMPÍRICO
a) Cálculo do Índice de Grupo
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3. MÉTODO EMPÍRICO
b) Cálculo do Índice de Suporte
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3. MÉTODO EMPÍRICO
c) Parâmetros mínimos
	1. Subleito
		CBR ≥ 2% e Expansão ≤ 2%
	2. Reforço do Subleito
		CBR ou IS ≥ CBR do Subleito e Expansão ≤ 2%
	3. Sub-base
		CBR ≥ 20%, Expansão ≤ 1% e IG=0
	4. Base
		CBR ≥ 80%, Expansão ≤ 0,5%, LL ≤ 25%, IP ≤ 6% e EA ≤ 20%
	5. Compactação
		Base: 100 % do Proctor intermediário.
		Os 20 cm superiores do subleito, o reforço do subleito e a sub-base: 100 % do 			Proctor normal.
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3. MÉTODO EMPÍRICO
c) Parâmetros mínimos
	A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles inferior a 50 %.
	A fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 de fração que passa na peneira 	nº 40.
	Se LL ≥ 25% e/ou IP ≥ 5%, o material pode ser usado como base desde que na sua 	composição haja pelo menos 30% de areia.
	Se N ≤ o CBR da base pode ser ≥ 60%.
	Espessura, mínima, das camadas granulares, 15cm.
	Espessura, máxima, para compactação, 20cm
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3. MÉTODO EMPÍRICO
c) Parâmetros mínimos
	Faixas Granulométricas
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
O pavimento é dimensionado em função do número equivalente de operações do eixo padrão (N) durante o período de projeto escolhido. Para a determinação do número N são necessários dados provenientes de estudos de tráfego.
	1. Estudos de tráfego
Identificar o tipo de tráfego que irá solicitar o pavimento.
O tráfego pode variar por direção e por faixa.
Volume de tráfego: número de veículos que passam em um determinado ponto da estrada durante um determinado período de tempo.
Volume diário médio (VDM): número de veículos que circulam em uma estrada durante um ano, dividido pelo número de dias do ano.
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
	1. Estudos de tráfego: dados a serem levantados.
	Volume de veículos
	Composição por tipos de veículos: ônibus, veículos de passeio, caminhões leves, 	caminhões pesados, reboques e semireboque.
	Cargas máximas que irão transitar na via
	Frequência das cargas
		Determinação do volume de tráfego (Vt), durante o período de projeto
P = número de anos de projeto / Vm = volume diário médio, durante o período de projeto
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
	1. Estudos de tráfego: dados a serem levantados.
	Determinação do volume de tráfego total (Vt), durante o período de projeto (P) para uma taxa 	t de crescimento linear ao ano.
	Vm = volume diário médio, durante o período
 	Vp = VDM num sentido, no fim do período p
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
	1. Estudos de tráfego: dados a serem levantados.
	Determinação do volume de tráfego total (Vt), durante o período de projeto (P) para uma taxa 	t de crescimento não linear ao ano
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
	1. Estudos de tráfego
	 Após a definição do número de veículos que irão transitar pela via, determinam-se os tipos 	de veículos que circularão no trecho, atravésde pesquisas de tráfego para o trecho.
	Classificação simplificada dos veículos
	Veículos de passeio ou veículos leves: automóveis e utilitários
	Veículos comerciais
Caminhões leves: 2 eixos simples, ambos com rodas simples
Caminhões médios: 2 eixos simples, rodas traseiras duplas
Caminhões pesados: 2 eixos simples, traseiro em tandem
Reboques e semi-reboques: outras combinações
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3. MÉTODO EMPÍRICO
d) Cálculo do Número de Operações do Eixo Padrões (N)
	1. Estudos de tráfego: Classificação DNIT
	Nessa classificação, o primeiro algarismo representa o 	número de eixos do cavalo mecânico, e o segundo 	algarismo, o número de eixos do semi-reboque	
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
N = 365× P×Vm× FE× FC× FR
Vm = volume médio diário;
P = número de anos do projeto;
t = taxa de crescimento linear em anos. Na falta de dados, adota-se t = 0,05;
FE = fator de eixo dos veículos. Na falta de dados, adota-se FE = 2,07;
FC = fator de carga dos veículos. Na falta de dados adota-se FC = 1,7;
FR = fator climático regional. No Brasil, tem se adotado comumente FR = 1.
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	1. Fator de Eixo
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	2. Fator de Carga (FC)
	Quando a carga não é igual à carga padrão ou consiste num eixo em tandem duplo ou triplo, 	esta é convertida por um Fator de Equivalência de Carga.
	É o número de ESP equivalente ao eixo considerado, ou seja, através de pesquisa de 	tráfego, determinam-se as porcentagens de cargas por eixo simples e em tandem, 	multiplicando-se a porcentagem pelo fator de equivalência de operações definidos pelos 	ábacos
Dizer que o fator equivalente de operações de um eixo simples de 5 tf (com roda simples) é de 0,15 significa dizer que a passagem desse eixo corresponde a 0,15 passagens do ESP.
Na falta de dados FC = 1,7
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	3. FVi (fator de veículo) de um determinado veículo é o número de ESP equivalente a esse 	veículo.
	FV = FE x FC
	Exemplo: o fator de veículo de um caminhão 2C é de 4,15, isso significa que a porcentagem 	desse caminhão provoca no pavimento o mesmo efeito degradador que a passagem de 4,15 	eixos simples padrão.
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	4. Fator de Equivalência
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	4. Fator de Equivalência
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
a) Cálculo do número de operações de eixo padrão (N) durante o período de vida do pavimento:
	4. Fator de Equivalência
	Para o cálculo do FE, FC e FV, é necessário conhecer a composição do tráfego.
	Fazer contagem do tráfego e do número total de eixos.
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
b) Equivalente Estrutural
	Os valores dos coeficientes de equivalência estrutural dependem do tipo de material
	Cada camada possui um coeficiente de equivalência (K) que relaciona a espessura que a 	camada deve possuir de material padrão (base granular), com a espessura equivalente do 	material que realmente irá compor a camada
	Se o revestimento de concreto betuminoso possui coeficiente K=2, significa que 10 cm de 	revestimento de concreto betuminoso tem a mesma capacidade estrutural que 20 cm de 	base granular (material padrão com K=1)
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
b) Equivalente Estrutural
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
c) Espessura mínima do Revestimento
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
d) Espessura Total do Pavimento
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
d) Espessura Total do Pavimento
	No caso de ocorrência de materiais com CBR ou IS < 2, é sempre preferível fazer a 	substituição, na espessura de, pelo menos, 1 metro por material com CBR ou IS > 2.
	A espessura mínima a adotar para camada granular é de 15 cm
	Determinadas as espessuras Hm, Hn, H20 e R, no gráfico (exceção da escolha de R), 	resolver as inequações abaixo para se determinar as espessuras da base (B), da sub-base 	(h20) e do reforço do subleito (hn)
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4. PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO
d) Espessura Total do Pavimento
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5. EXERCÍCIO
Dimensionar um pavimento com as seguintes características de movimento:
	E. Simples (t)	Porcentagem (Pj)	Fator de Equival. (FEO)	Equival. de Op. (Pj.FEO)
	<5	58	-	-
	5	6	0,1	
	6	4	0,3	
	7	4	0,5	
	9	8	2	
	11	9	6	
	13	3	17	
	15	10	42	
	E. Tandem Duplo (t)			
	20	2	21	
Dados:
Tempo de projeto 20 anos;
Volume médio diário de 2000 veículos nas 2 faixas;
Composição: 90% de 2 eixos e 10% de 3 eixos;
Taxa de crescimento: 5%/ano
CBR:
	Subleito = 8%
	Sub-base = 40%
	Base = 80%
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MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
paulo.henrique@ufc.com
wpp (88) 99610-9235
@phmour
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