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2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 2 SOLO .......................................................................................................... 5 2.1 Estruturas do solo ................................................................................ 6 2.2 Solos não – coesivos............................................................................ 6 2.3 Solos coesivos ..................................................................................... 6 2.4 Índices físicos ....................................................................................... 7 2.5 Ensaios para caracterização dos solos ................................................ 8 2.6 Limites de atterberg .............................................................................. 9 2.7 Granulometria ..................................................................................... 10 2.8 Classificação dos solos ...................................................................... 10 2.9 Sistema unificado de classificação de solos ....................................... 11 2.10 Sistema de Classificação HRB/TRB ................................................... 12 3 DEFINIÇÃO, CONCEITOS E TIPOS DE PAVIMENTOS .......................... 13 3.1 Funções do pavimento ....................................................................... 16 3.2 Aspectos funcionais do pavimento ..................................................... 16 3.3 Classificação do pavimento ................................................................ 17 3.4 Pavimento flexível .............................................................................. 17 3.5 Pavimento rígido ................................................................................ 21 3.6 Pavimento semi - rígido ...................................................................... 25 3.7 Materiais ............................................................................................. 25 3.8 Camadas ............................................................................................ 29 3.9 Regularização do subleito .................................................................. 31 3.10 Reforço do subleito ............................................................................ 31 3.11 Sub-base ............................................................................................ 32 3.12 Base ................................................................................................... 33 3 3.13 Revestimento ..................................................................................... 33 3.14 Serviços .............................................................................................. 34 3.15 Imprimação ......................................................................................... 34 3.16 Fresagem ........................................................................................... 34 3.17 Dosagem ............................................................................................ 35 4 PROJETO DE PAVIMENTOS ................................................................... 36 4.1 Estudos geotécnicos .......................................................................... 37 4.2 Reconhecimento do subleito .............................................................. 38 4.3 Objetivos ............................................................................................ 38 4.4 Sequência dos serviços ...................................................................... 39 4.5 Coleta de amostras e execução dos ensaios ..................................... 41 4.6 Traçado do perfil longitudinal / apresentação dos resultados ............. 42 4.7 Estudo das ocorrências de materiais para pavimentação .................. 43 4.8 Prospecção preliminar ........................................................................ 43 4.9 Prospecção definitiva ......................................................................... 46 4.10 Sondagens e coleta de amostras ....................................................... 46 4.11 Ensaios de laboratório ........................................................................ 46 4.12 Avaliação de volume das ocorrências – cubagem ............................. 47 4.13 Apresentação dos resultados ............................................................. 48 4.14 Solicitações nas camadas .................................................................. 48 4.15 Parâmetros para o projeto .................................................................. 49 4.16 Solicitações ........................................................................................ 49 4.17 Pressão e área de contato ................................................................. 50 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 51 4 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI , esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta , para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 5 2 SOLO Fonte: materiasdoenem.com De acordo com SARTORI 2015, o solo, como um dos materiais mais antigos empregados na construção civil, faz-se presente na maioria das obras de engenharia, sendo utilizado como base de suporte para estruturas de fundações, por isso então faz-se necessário o conhecimento de suas propriedades, para que possa ser feita uma previsão de seu comportamento diante das solicitações. Os solos, no entendimento de Caputo (1983, pg.14 apud SARTORI G; 2015), ”são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. Ainda segundo Caputo, entende-se por desintegração mecânica, ações de agentes como: água, temperatura, vento e vegetação. Enquanto que na decomposição química, o principal agente é a água e seus mecanismos de ataque, como: oxidação, hidratação, carbonatação. Cabe ainda ressaltar que as argilas representam o último produto da decomposição. Na perspectiva de Das (2007, pg.1; apud SARTORI G; 2015), o solo é definido como um agregado não cimentado de grãos minerais e matéria orgânica decomposta (partículas sólidas), com líquidos e gás nos espaços vazios entre as partículas sólidas. 6 Sendo que o conhecimento de propriedades como origem, distribuição dos grãos, capacidade de drenagem, compressibilidade, resistência ao cisalhamento e capacidade de carga são de suma importância para que os engenheiros civis possam aplicas os conceitos de Mecânica dos Solos em obras. 2.1 Estruturas do solo Para DAS (2007 pg.63; apud SARTORI G; 2015), a estrutura do solo é definida como o arranjo geométrico de partículas, umas em relação às outras. Essa estrutura pode ser afetada por muitos fatores, entre eles pode-se citar: forma, composição mineralógica das partículas,de capa ou de expurgo da pedreira; A altura e a largura da frente de exploração de rocha aparentemente sã da pedreira. 4.9 Prospecção definitiva De acordo com MARQUES (2006) a prospecção definitiva das ocorrências de materiais compreende: Sondagens e coleta de amostras; Ensaios de laboratório Avaliação de volume das ocorrências. 4.10 Sondagens e coleta de amostras De acordo com MARQUES (2006), uma vez verificada a possibilidade de aproveitamento técnico-econômico de uma ocorrência, com base nos ensaios de laboratório - realizados nas amostras coletadas nos furos feitos de acordo com a prospecção preliminar, será, então, feito o estudo definitivo da mesma e sua cubagem. Para isso, lança-se um reticulado com malha de 30 m ou mais de lado, dentro dos limites da ocorrência selecionada, onde serão feitos os furos de sondagem. 4.11 Ensaios de laboratório Conforme MARQUES (2006), em cada furo da malha ou no seu interior, para cada camada de material, será feito um Ensaio de Granulometria por peneiramento, de Limite de Liquidez de Limite de Plasticidade e de Equivalente de Areia (quando for indicado). No caso de existirem camadas com mais de 1,00 m de espessura, deve-se executar os ensaios acima citados, para cada metro de profundidade dessa camada. Para determinação do Índice Suporte Califórnia (ISC) a mesma orientação deverá ser seguida, ensaiando-se materiais de furos mais espaçados, se for o caso. 47 O Ensaio de Índice Suporte Califórnia para ocorrência de solos e materiais granulares, é feito utilizando os corpos-de-prova obtidos no ensaio de compactação, ou os três que mais se aproximem do ponto de massa específica aparente máxima, de acordo com o método padronizado do DNER. Quando solicitado, são realizados também ensaio de Determinação de Massa Específica Aparente "in situ" do material "in natura". 4.12 Avaliação de volume das ocorrências – cubagem De acordo com MARQUES (2006), com a rede de furos lançada (de 30 em 30m) e com a profundidade de cada furo e cada horizonte, pode-se calcular o volume de cada tipo de material encontrado na jazida. As quantidades mínimas de materiais de ocorrência a serem reconhecidas, para cada quilômetro de pavimento de estrada, são aproximadamente as seguintes: Fonte: ufjf.br.com No que se refere às pedreiras, será obedecido o que recomenda a Norma ABNT 6490/85 (NB-28/68; apud MARQUES G; 2006), para "Reconhecimento e Amostragem para Fins de Caracterização das Ocorrências de Rochas". A coleta de amostras de rochas para serem submetidas aos ensaios correntes de Abrasão Los Angeles, Sanidade e Adesividade é realizada através de sondagens rotativas ou então, quando a ocorrência assim o permitir, por extração por meios de furos com barra-mina e explosivos no paredão rochoso. Quando for necessário, os ensaios correntes poderão ser complementados pelos exames de Lâmina e de Raio X do material coletado. A cubagem do material poderá ser realizada por auscultação a barra-mina. 48 Quando necessário, poderá ser providenciado o lançamento de um reticulado com lados de 10m a 20m aproximadamente. Admite-se que seja considerado como rocha, o maciço abaixo da capa de pedreira. 4.13 Apresentação dos resultados Conforme MARQUES (2006), os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais das amostras das ocorrências de solos e materiais granulares são apresentados através dos seguintes elementos: Boletim de Sondagem; Quadro-resumo dos Resultados dos Ensaios; Análise Estatística dos Resultados; Planta de Situação das Ocorrência; Perfis de Sondagem Típicos. Geralmente para cada ocorrência é apontada a designação de J-1, J-2 etc... Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais rochosos (Pedreiras) são também apresentados de maneira similar às ocorrências de solos e materiais granulares, sendo apontado para cada pedreira a designação de P1, P2 etc. 4.14 Solicitações nas camadas Todas as camadas de um pavimento, sobretudo a capa de rolamento, são solicitadas por flexão dinâmica e por compressão, concentrada em uma pequena área, o que exige desses materiais resistência à tração, à compressão e principalmente ao cisalhamento. O conceito básico para pavimentos flexíveis com bases puramente granulares consiste em dotar o pavimento de uma base com espessura tal que a tensão vertical de compressão e a deflexão no subleito sejam inferiores a determinados valores- limites, correspondentes a níveis de ruína, estabelecidos a partir de critérios consistentes, para cada situação que se tiver (YODER & WITCZAK, 1975; apud ODA S; NOVO J; 2016). 49 4.15 Parâmetros para o projeto Para o projeto de pavimentos são necessárias informações sobre: as solicitações; a fundação; a própria estrutura e as intempéries. A presença da própria estrutura como um dado de dimensionamento faz com que o processo seja, a rigor, um processo de verificação em lugar de um dimensionamento (YODER & WITCZAK, 1975; apud ODA S; NOVO J; 2016). 4.16 Solicitações Uma só roda de um veículo que trafegue sobre o pavimento impõe uma solicitação que pode ser caracterizada por (YODER & WITCZAK, 1975 apud ODA S; NOVO J; 2016): Magnitude da carga por roda ou força aplicada (N ou kgf); Pressão de contato do pneu com o pavimento (MPa, KPa ou kgf/cm2); Área de contato (cm2); Velocidade de aplicação ou tempo de duração. Além disso, o número de aplicações das cargas, ou seja, o número de veículos que solicita o pavimento é determinante para a sua vida útil. A magnitude da carga de uma roda ou força aplicada por um único pneu varia de cerca de 200 kgf (~1980 N) para automóveis até 20.000 kgf (~198.000 N) para grandes aviões (YODER & WITCZAK, 1975). A carga de uma roda atua sobre o pavimento com uma pressão de contato que é aproximadamente igual à pressão de enchimento do pneu. Como em relação ao pavimento, o pneu tem uma deformabilidade muito maior, isso quer dizer que a área de contato entre pneu e pavimento é determinada pela pressão do pneu (SÓRIA, 1997; apud ODA S; NOVO J; 2016). Por exemplo, considerando um pavimento típico, em bom estado estrutural, solicitado estaticamente por um lado do eixo simples de rodas duplas de caminhão com pressão de 80 lb/pol2 (0,55 MPa) e carga (força) de 4500 kgf (44100 N). Nesse caso, o deslocamento vertical (deflexão) do pavimento é da ordem de 0,5 mm, enquanto o pneu tem uma deformação vertical (visível a olho nu), cerca de 20 vezes maior. 50 Tanto a deformação do pneu como a do pavimento são, nesse caso, elásticas (recuperáveis), isto é, aliviada a carga, ambos voltam à sua forma original (YODER & WITCZAK, 1975; apud ODA S; NOVO J; 2016). 4.17 Pressão e área de contato Se o efeito da rigidez das paredes laterais dos pneus for ignorado, a pressão de contato é igual à pressão de enchimento dos pneus e uniformemente distribuída sobre a área de contato. Na realidade os pneus de baixa pressão tendem a ter maior pressão de contato no centro e os de alta pressão, o contrário. Mas para efeitos práticos é, de modo geral, suficiente considerar a pressão de contato uniforme e igual à de enchimento. Portanto, será considerada a forma de impressão de contato do pneu com o pavimento como sendo circular (SÓRIA, 1997; apud ODA S; NOVO J; 2016). 51 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAROLINA ROSSI, Anna. Etapas de uma obra de pavimentação e dimensionamento de pavimento para uma via na ilha do fundão. Monografias, [S. l.], p. 1-63, 2017. DIGIACOMO AGUIAR, Fred. Avaliação funcional e estrutural do pavimento flexível no segmento monitorado de itapoá. Repositorio, [S. l.], p. 1-183, 2017. DNIT, MANUAL. Manual de pavimentação: DNIT - Publicação IPR - 719. [S. l.: s. n.], 2006. 278 p. LUCIANO DE OLIVEIRA MARQUES, GERALDO. Pavimentação trn032. Ufjf., [S. l.], p. 1-210, 2006. MOACIR DE MENDONÇA FILHO, José; GOMES DE AZEVEDO ROCHA, Eider. Estudo Comparativo entre Pavimentos Flexível e Rígido na Pavimentação Rodoviária. Nucleodoconhecimento, [S. l.], p. 1-19, 6 jun. 2018. MINITTI LEITE PEREIRA, Mariana. Estudo de mistura asfáltica de modulo elevado para camadas de base de pavimento. Teses.usp, [S. l.], p. 1-143, 2012. MOLZ, Carine. Viabilidade da utilização do material fresado estabilizado granulometricamente em base de pavimentos. Ct.ufsm, [S. l.], p. 1-65, 2017. ODA, Sandra; MARCEL DE FARIA NOVO, Jean. Desenvolvimento de um sistema de qualidade das obras de infraestrutura de transportes. Tce, [S. l.], p. 1-150, 2016. SARTORI, GUILHERME. Estudo de estabilização de solos para fins de pavimentação na região de campo mourão. Repositorio, [S. l.], p. 1-54, 2015. WEIMER BERRES, GABRIELA. Análise de execução e desempenho de revestimento asfáltico sobre vias pavimentadas com pedras irregulares. Bibliodigital, [S. l.], p. 1-58, 2018.tamanho, natureza e composição da água do solo. De forma geral, este material pode ser dividido em duas classes: coesivos e não - coesivos. 2.2 Solos não – coesivos Subdivida em duas categorias principais, alveolares e com grãos isolados, esta classe é caracterizada por apresentar elevado intervalo de índice de vazios. De acordo com Das (2007, pg.64; apud SARTORI G; 2015) solos com estruturas com grãos isolados, as partículas estão dispostas em posições estáveis, com cada partícula em contato com sua adjacente, sendo que a forma e distribuição do tamanho destas e suas posições relativas influenciam diretamente sobre a densidade do agrupamento, desta maneira, é possível então ter um grande intervalo de índice de vazios. Já para solos com estrutura alveolar, materiais relativamente finos, como areias e siltes, formam pequenos arcos com correntes de partículas, de maneira a formar grandes índices de vazios. Nesta classe, carregamentos abruptos e/ou carga elevada, levam a estrutura à ruptura, resultando em recalques expressivos. 2.3 Solos coesivos Para este tipo de solo os grãos são muitos finos, na maioria dos casos imperceptíveis a olho nu. Para uma melhor compreensão a respeito deste tipo de solo, é necessário saber quais forças atuam sobre as partículas de argila suspensas em 7 água. Desta forma, segundo Vargas (1977; apud SARTORI G; 2015), as partículas alcançam o estado disperso, onde as partículas podem permanecer em suspensão ou sedimentar lentamente. As partículas então ficam orientadas paralelas umas às outras e com estrutura dispersa. A partir de um potencial atrativo ocorre o processo de floculação, onde no movimento das partículas, estas podem ser captadas umas pelas outras. Desta forma, existe uma influência da condição iônica da água, como também pela presença de cátions nas bordas das partículas de argila, relacionada diretamente ao potencial atrativo-repulsivo. Segundo Das (2007; apud SARTORI G; 2015), existe um enfraquecimento da camada dupla ao redor da partícula, por parte dos íons, quando o sal é adicionado a uma suspensão de argila em água, dispersa anteriormente. Por isso, então, forma-se uma estrutura floculada, assim, depósitos de argila formados no mar são altamente floculados. As argilas com este tipo de estrutura apresentam um alto índice de vazios e pouco peso. 2.4 Índices físicos Para Pinto (2002; apud SARTORI G; 2015) o volume total de um solo é constituído por três fases: partículas sólidas, água e ar. comumente, chamam-se as fases de água e ar de vazios. Para a determinação do comportamento de um solo, é necessário conhecer a relação proporcional que existe entre essas três fases. Ainda segundo Pinto (2002; apud SARTORI G; 2015), as quantidades de água e ar são as únicas que variam, uma vez que as partículas de solo permanecem as mesmas, alterando apenas seu estado. Suas propriedades estão ligadas diretamente ao estado em que se encontram, como exemplo Pinto (2002; apud SARTORI G; 2015) cita, quando é o volume de vazios que diminui, a resistência do material aumenta. Sabendo então, que o estado em que o solo se encontra é condição fundamental para apontar seu comportamento, alguns índices foram criados para relacionar os volumes e pesos das três fases supracitadas. Estes são de suma importância no estudo das propriedades do solo. 8 Umidade (w): a umidade de um solo pode ser definida como sendo a razão entre o peso da água contida em um determinado volume de solo úmido e o peso seco. Índice de vazios (e): relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas. Não pode ser determinado diretamente, é necessário ser calculado através de outros índices. Porosidade (ƞ): razão entre o volume de vazios e o volume total da amostra de solo. Sempre é expressa em porcentagem. Grau de Saturação (S): relação entre o volume de água e o volume de vazios. Um valor igual a 0%, representa um solo seco, enquanto que 100% um solo saturado. Peso específico natural ou peso específico (γn): razão entre o peso total do solo e seu volume total. Para casos de compactação, usa-se o termo peso específico úmido. Peso específico aparente seco (γd): relação entre o peso dos sólidos e o volume total. Este valor corresponde ao peso específico que o solo teria, caso viesse a ficar seco. Depende do peso específico natural e da umidade. Peso específico aparente saturado (γsat): peso específico do solo caso esse tornasse-se saturado sem variação de volume. Pouca aplicação prática. Peso específico aparente submerso (γsub): usado para determinação de tensões efetivas, representa o peso específico efetivo do solo quando submerso. Compacidade (CR): o estado natural de um solo não coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo grau de compacidade ou densidade relativa. 2.5 Ensaios para caracterização dos solos De acordo com o comportamento do solo segundo a ótica da engenharia civil, solos diferentes com características similares podem ser classificados em grupos e subgrupos através de sistemas de classificação, que abordam uma linguagem comum para expressar de maneira concisa, sem descrições detalhadas, diz Das (2007; apud SARTORI G; 2015). 9 Para a criação de tais parâmetros, Vargas (1977; apud SARTORI G; 2015) afirma que recorreu-se a algumas de suas propriedades físicas mais imediatas como: granulometria, plasticidade, atividade de fração fina dos solos e propriedades relacionadas com a compacidade e consistência do mesmo. A partir de estudos realizados pelo Engenheiro Atterberg, o próprio, em 1908; apud SARTOR G; 2015, estabeleceu limites de consistência, para caracterizar as mudanças entre os estados desta. Casagrande, posteriormente então, adaptou os procedimentos propostos por Atterberg afim de descrever a consistência de solos com grãos finos e teor de umidade variável (DAS, 2007; apud SARTORI G; 2015). Com isso, foi possível obter quatro estados básicos do solo, baseado em seu teor de umidade: sólido, semi-sólido, plástico e líquido. 2.6 Limites de atterberg Limite de Liquidez (LL): a determinação do limite de liquidez (LL) é feita pelo aparelho de Casagrande, que consiste em um prato de latão em forma de concha, sobre um suporte de ebonite. Por meio de um excêntrico, imprime-se ao prato repetidamente, quedas de altura de 1 cm e intensidade constante (CAPUTO, 1983, p.54; apud SARTORI G; 2015). Segundo Das (2007; apud SARTORI G; 2015), o limite de liquidez é definido como o teor de umidade no ponto e transição do estado plástico para o estado líquido. No Brasil, a padronização deste ensaio é realizada pela NBR 6459 (1984; apud SARTORI G; 2015). Limite de Plasticidade (LP): Este outro parâmetro, é determinado pelo cálculo da porcentagem de umidade para a qual o solo começa se fraturar quando se tenta moldar um cilindro de 3 mm de diâmetro e de 10 cm de comprimento. É realizado manualmente por repetidos rolamentos da massa de solo sobre a placa de vidro despolido. No Brasil este ensaio é padronizado pela NBR 7180/1984; apud SARTORI G; 2015. Índice de Plasticidade (IP): é o valor correspondente entre a diferença do limite de liquidez e o limite de plasticidade (IP = LL – LP). Para Caputo (1983; apud SARTOR G; 2015), a zona em que o terreno se encontra no estado plástico, máximo para as argilas e nulo para areias, fornece um critério para se ajuizar do caráter argiloso de um solo. Assim quanto maior o IP, mais plástico será o solo. 10 2.7 Granulometria Segundo os entendimentos de Caputo (1983; apud SARTORI G; 2015), diante as dimensões de suas partículas, as frações constituintes dos solos recebem suas devidas denominações. Segundo a ABNT, elas podem ser classificadas na escala granulométricas a seguir: Pedregulho: conjunto de partículas cujas dimensões (diâmetros equivalentes) estão compreendidas entre 76 e 4,8 mm; Areia:entre 4,8 e 0,05 mm; Silte: entre 0,05 e 0,005 mm; Argila: inferiores a 0,005 mm. 2.8 Classificação dos solos De acordo com SARTORI 2015, diante do que já foi supracitado em relação aos solos, é fácil perceber que existem inúmeras variações dos solos, o que dificulta sua caracterização de região para região, e é por isso que sistemas de classificação foram criados, indicando características geotécnicas semelhantes para determinados grupos de solos. Cada sistema de classificação leva em conta um aspecto do solo, há um que leva em conta a origem dos solos, outro com base na textura, àquele que classifica segundo aspectos visual e táctil, pedologia e ainda um que leva em consideração parâmetros geotécnicos do solo. Contudo, segundo Caputo (1984; apud SARTORI G; 2015), existem dois principais sistemas de classificação, sendo o: Unified Classification System – U.S.C (Sistema Unificado de Classificação), idealizado por A. Casagrande e a classificação Transportation Research Board TRB, antigo (HRB) Highway Research Board, que é o mais empregado atualmente para uso em estradas. 11 2.9 Sistema unificado de classificação de solos Segundo Caputo (1984; apud SARTORI G; 2015), de maneira geral, os solos são classificados em três grupos: Solos grossos - aqueles. Cujo diâmetro da maioria absoluta dos grãos é maior que 0,074 mm (mais que · 50% em peso, dos seus grãos, são retidos na peneira nº 200). Solos finos - aqueles cujo diâmetro da maioria absoluta dos grãos é menor que 0,074 mm. Turfas - solos altamente orgânicos e extremamente compressíveis. Neste primeiro grupo enquadram-se pedregulhos, areias e solos com pequenas quantidades de materiais finos. Para o segundo grupo, temos solos mais finos de baixa ou alta compressibilidade. E para o último grupo, temos solos de regiões pantanosas e com alta taxa de decomposição vegetal acumulada. Fonte: repositorio.roca 12 2.10 Sistema de Classificação HRB/TRB Ainda conforme SARTORI 2015, nesse sistema, os solos são reunidos em grupos e subgrupos em função dos resultados de alguns ensaios, sendo eles: Granulometria por Peneiramento; Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade, assim como também o índice IG, que é um número inteiro variante entre 0 a 20, cuja função é determinar a capacidade de suporte do terreno, onde 0, significa ser um excelente solo para a fundação de um pavimento e 20, um material muito ruim. IG = 0,2 * a + 0,005 * a * c + 0,01 * b * d, onde: a = % do material que passa na peneira de nº 200, menos 35; caso esta % for >75, adota-se a = 40; caso esta % seja 55, adota-se b = 40; caso esta % seja 60%, adota-se c = 20; se o LL 30%, adota-se d = 20; se o IPem parcelas aproximadamente equivalentes e com pressões concentradas. A pavimentação é realizada essencialmente com material asfáltico na camada de revestimento, e por isso, pode ter sua resistência muito variável, visto que dependendo da espessura dessa camada a resistência pode aumentar ou diminuir. Segundo Balbo (2007; apud ROSSI A; 2017), é o pavimento no qual a absorção de esforços dá-se de forma dividida entre várias camadas, encontrando-se as tensões verticais em camadas inferiores, concentradas em região próxima da área de aplicação da carga. Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT; apud ROSSI A; 2017, pavimento flexível é aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. Fonte: nucleodoconhecimento.com Com relação aos materiais utilizados nos pavimentos flexíveis, os agregados correspondem entre 90% e 95% do revestimento, sendo responsável por suportar e transmitir as cargas aplicadas pelos veículos e resistir ao desgaste sofrido pelas solicitações. Já o material betuminoso – asfalto, corresponde entre 5% e 10% do revestimento, tendo função aglutinante e ação impermeabilizante (BERNUCCI et al., 2010 apud FILHO J; ROCHA E; 2018). 19 Dentre os tipos de revestimento dos pavimentos flexíveis, existem as misturas usinadas. Para Bernucci et al. (2010; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), essa mistura de agregados e ligante é feita em uma usina estacionária, e posteriormente transportada para o local de utilização. Ainda segundo Bernucci et al. (2010; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), um dos tipos mais utilizados no Brasil é o concreto asfáltico usinado a quente – CAUQ. Fonte: asfaltoars.com.br O CAUQ pode ser empregado como revestimento, camada de ligação – binder, regularização ou reforço do pavimento. O concreto betuminoso somente deve ser fabricado, transportado e aplicado quando a temperatura ambiente for superior a 10ºC, e sua execução não é permitida em dias de chuva (DNIT, 2006; apud FILHO J; ROCHA E; 2018). Na Especificação de Serviço do Concreto Asfáltico - 031/2006–ES (DNIT, 2006; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), os materiais constituintes são o agregado miúdo, o agregado graúdo, o ligante asfáltico e o filer. A composição deste concreto asfáltico deve satisfazer a algumas tolerâncias em relação à granulometria e a percentuais do ligante asfáltico determinados no projeto de mistura. 20 O agregado miúdo pode ser areia, pó-de-pedra, uma mistura dos dois ou outro material indicado nas especificações complementares. Suas partículas individuais devem ser resistentes, sem a presença de torrões de argila e sem substâncias nocivas, apresentando uma percentagem igual ou superior a 55% de areia. Já o agregado graúdo pode ser pedra britada, escória, seixo rolado preferencialmente britado ou outro material indicado nas especificações complementares, com desgaste Los Angeles igual ou superior a 50%. O ligante asfáltico é classificado em três tipos de cimentos asfálticos de petróleo: CAP-30/45, CAP 50/70 e CAP 85/100. O material de enchimento, filer, deve ser constituído por materiais finamente divididos, como cimento Portland, cal extinta, pós-calcários. Quando aplicado deve estar seco e sem grumos. O processo executivo do CAUQ é divido em várias etapas, e de acordo com a Especificação de Serviço do Concreto Asfáltico - 031/2006–ES (DNIT, 2006 apud FILHO J; ROCHA E; 2018), sendo elas: Imprimação: o ligante betuminoso, geralmente é asfalto diluído, CM-30 e CM-70, é aplicado por um caminhão com bomba reguladora de pressão e sistema de aquecimento, logo após o perfeito adensamento da base e a varredura da superfície com vassoura mecânica. O ligante deve ser absorvido pela base em 72 horas, tendo como objetivo a impermeabilização do solo através da penetração do material betuminoso. A taxa de aplicação é definida em laboratório, variando entre 0,8 l/m² a 1,6 l/m². Pintura de ligação: passados mais de sete dias entre a execução da imprimação e a do revestimento, a pintura de ligação de ser feita. O material betuminoso utilizado tem uma taxa recomendada pelo DNIT de 0,3 l/m² a 0,4 l/m², e as mais usadas são: RR-1C e RR-2C. O objetivo da sua aplicação é promover melhor condição de aderência entre a superfície da base e o CAUQ. Distribuição do CAUQ: o CAUQ deve ser distribuído sobre a superfície já imprimada e pintada, com auxílio de caminhões basculantes adequados e vibro acabadoras. Os materiais utilizados não devem exceder a temperatura de 177ºC. 21 Compactação do CAUQ: ao término da distribuição, a compactação deve ser iniciada pelos bordos, longitudinalmente, continuando em direção ao eixo da pista. Porém, em superelevação deve-se começar a compactação sempre pelo lado mais baixo para o ponto mais alto da curva. Ela é feita com o rolo pneumático e rolo metálico liso. Com o fim da compactação o tráfego só é aberto após o completo resfriamento. 3.5 Pavimento rígido Segundo Bernucci et al. (2010; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), os pavimentos rígidos são aqueles em que o revestimento é constituído por placas de concreto de cimento Portland. Revestimento este que possui elevada rigidez em relação às camadas inferiores e espessura fixa em função da resistência à flexão das placas, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado. Para Balbo (2009; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), essas placas de concreto de cimento Portland são assentadas sobre o solo de fundação ou uma sub-base, no qual desempenham as funções de revestimento e base, podendo ou não ser armadas com barras de aço. Fonte: nucleodoconhecimento.com Os principais materiais utilizados em pavimentos rígidos são o cimento Portland CP-I, CP-II, CP-III e CPIV, agregados graúdos e miúdos, água, aditivos, materiais selantes de juntas, fibras de plástico ou de aço e barras de aço CA-50, CA-60 e CA- 25 (DNIT, 2004; apud FILHO J; ROCHA E; 2018). 22 Segundo Balbo (2009; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), o revestimento do pavimento rígido é feito com concreto, o qual pode ser elaborado por pré-moldagem ou produção in loco, e dos tipos de pavimentos rígidos existentes, o pavimento de concreto simples – PCS. É o mais comum na pavimentação rodoviária. Fonte: dynatest.com O PCS é formado de placas de concreto moldadas in loco, definidas por serragem de juntas transversais e longitudinais, algumas horas após a sua moldagem. Na construção dessas placas vários tipos de concreto podem ser empregados, como o concreto convencional, o concreto de alta resistência e o concreto compactado com rolo (BALBO, 2009; apud FILHO J; ROCHA E; 2018). Para Pitta (1998; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), o pavimento de concreto simples apresenta na composição do concreto, o cimento tipo Portland, o agregado miúdo, o agregado graúdo, a água e como opcional, aditivos químicos. O pavimento também é composto por barras de aço de transferência e de ligação e por selante de juntas. Os cimentos tipo Portland adequados à pavimentação de concreto simples são o Portland comum – CP-I, Portland composto – CP-II, Portland de alto forno – CP-III e o Portland pozolânico – CP-IV. O agregado miúdo mais indicado é a areia natural quartzosa, cuja dimensão máxima característica dos grãos é de 4,8 mm, não sendo admitidos grãos menores do que 0,075 mm. Já agregado graúdo mais utilizado é o pedregulho ou a pedra 23 britada, ou ainda a mistura de ambos, cuja gradação granulométrica fique entre 50 mm e 4,8 mm. A água destinada ao amassamento do concreto deve atender aos limites máximos determinados pela norma DNIT 036/2004-ME; apud FILHO J; ROCHA E; 2018, deve ser isenta de teores prejudiciais de substâncias estranhas. Os aditivos químicos são opcionais, contudopossuem importante ação na melhoria dos fatores físicos e químicos do concreto. Os mais convenientes a serem empregados no concreto são os plastificantes, os incorporadores de ar e os aceleradores de endurecimento. Nas barras de transferência, quando prevista no projeto, o aço é obrigatoriamente liso e sem o uso de aços especial. Já as barras de ligação podem usar os dois tipos de aço, desde que o cálculo feito seja referido ao aço efetivamente empregado. O selante de juntas deve ser aderente ao concreto, resistente à infiltração de água, à penetração de sólidos e resistente à ação de solventes. Dependendo da sua natureza e do tipo de aplicação, pode ser moldado a quente, moldado a frio ou pré- moldado. Segundo DNIT (2013; apud FILHO J; ROCHA E; 2018), o processo executivo do pavimento de concreto simples obedece algumas etapas, a saber: Preparo da sub-base: a sub-base deve estar nivelada e regularizada, com sua conformação geométrica mantida até a ocasião da execução do pavimento. Caso tenha sido indicada a colocação de película isolante e impermeabilizante sobre a superfície da sub-base, deve-se verificar se a mesma está corretamente esticada e se as emendas são feitas com transpasse de 20 cm, no mínimo. Mistura, lançamento e espalhamento do concreto: o concreto deve ser produzido em centrais do tipo gravimétrica, dosadoras e misturadoras, de forma homogênea e sem segregação. O período máximo entre a mistura e o lançamento do concreto deve ser de 30 minutos. O lançamento pode ser feito por descarga lateral ou frontal à pista. No espalhamento do concreto podem ser usados diversos equipamentos como a pá-distribuidora do sistema de fôrmas 24 deslizantes, pá triangular móvel, rosca sem-fim ou caçamba que receba o concreto, distribuindo-o com altura uniforme por toda largura da pista. Adensamento do concreto: o adensamento do concreto deve ser feito por vibradores hidráulicos ou elétricos fixados em barras de altura variável, possibilitando executar a pista na espessura projetada. Deve haver alimentação contínua do equipamento, a fim de manter homogênea a superfície final. Acabamento do concreto: o acabamento do concreto deve ser executado pela passagem da régua acabadora longitudinal. Também devem ser empregadas as desempenadeiras metálicas de cabo longo, na direção transversal à pista e em seguida as desempenadeiras metálicas de base larga, para o acabamento final, junto com as desempenadeiras de cabo curto, para acabamentos localizados. Após a perda do brilho superficial do pavimento acabado, deve-se executar a texturização da superfície do pavimento, através de ranhuras, para aumentar a aderência com os pneumáticos. Cura do concreto: na cura do concreto devem ser utilizados produtos químicos capazes de formar uma película plástica. A aplicação deve ser realizada manualmente ou com equipamento autopropelido, devendo ser iniciada logo após a texturização do concreto. Caso acorra evaporação da água de amassamento durante a concretagem, deve ser aplicada uma segunda demão de produto químico. Execução das juntas: as juntas longitudinais e transversais devem estar em conformidade com as posições indicadas no projeto, não se permitindo desvios de alinhamento superiores a 5 mm. As juntas longitudinais são divididas em juntas longitudinais de articulação e de construção. Já as juntas transversais se dividem em juntas transversais serradas e de construção. Nas juntas longitudinais são instaladas as barras de ligação, obedecendo às posições e especificações definidas em projetos. E nas juntas transversais são instaladas as barras de transferência, com suas especificações definidas no projeto, devendo as barras permitir a movimentação da junta. 25 3.6 Pavimento semi - rígido Ainda temos o pavimento semi- rígido que é um tipo de revestimento intermediário, entre o flexível e o rígido. Segundo Balbo (2007; apud ROSSI A; 2017), é composto por um revestimento asfáltico com base ou sub-base em material tratado com cimento de elevada rigidez, excluídos quaisquer tipos de concreto. Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT do ano de 2006, pavimento semirrígido caracteriza-se por uma base cimentada por algum aglutinante com propriedades cimentícias. Fonte: bibliodigital.unijui 3.7 Materiais Conforme Rossi (2017), os materiais utilizados na pavimentação podem variar conforme o tipo de pavimento ou tipo de camadas necessárias em cada obra. Os materiais utilizados para a base, sub-base e reforço do subleito são classificados segundo sua natureza e comportamento. Existem muitos tipos de materiais utilizados nesse tipo de obra, a seguir serão apresentados os mais comuns, que serão adotados no estudo de caso desse projeto. Brita Graduada Simples: é um material bem graduado com diâmetro nominal máximo de 38mm, porém é mais usual com diâmetros nominais menores, mais possui poucos finos passantes na peneira #200. Geralmente apresenta índice de suporte Califórnia (CBR) maior que 60% e expansão nula ou muito baixa. 26 A distribuição do material deverá ser realizada preferencialmente com vibro acabadora e ser compactada logo após o espalhamento do material na pista (ODA, 2016; apud ROSSI A; 2017). Macadame Hidráulico: é composto por agregado graúdo, agregado miúdo e água. Foi um material muito utilizado antigamente, antes do aparecimento da BGS, ainda é utilizado em locais que não apresentam usinas de BGS. Primeiramente o agregado graúdo é distribuído na pista, devendo ser compactado. Após a realização dessa etapa, deverá ser adicionado o agregado miúdo que irá se localizar nos vazios existentes entre os agregados graúdos. Por fim, para preencher qualquer outro vazio são adicionados os agregados finos e a água que irão se alojar nos vazios e formar uma estrutura firme da camada (ODA, 2016; apud ROSSI A; 2017). Fonte: portalcoroado.com Macadame Seco: é similar ao macadame hidráulico, porém a diferença é que nesse caso não há presença de água para realizar o preenchimento dos vazios na camada. (ODA, 2016; apud ROSSI A; 2017). 27 Fonte: mapio.net Solo Agregado: composto por agregados, solo e água. Esses materiais podem ser misturados em usinas e são aplicados diretamente no solo e compactados posteriormente por rolo liso ou pé de carneiro (ODA, 2016; apud ROSSI A; 2017). Fonte: portaldetecnologia.com Ainda conforme ROSSI (2017) - rachão: o rachão é um material mais bruto e utilizado em camadas onde há a necessidade de aumentar a resistência, basicamente são pedregulhos de grandes dimensões que são aplicados no solo sem que sejam compactados. Normalmente utilizado para reforço do subleito ou sub-base. 28 Fonte: arealbozza.com Os materiais para a camada de revestimento variam de acordo com o tipo de pavimento: flexível, rígido ou semirrígido. E para isso pode-se utilizar os seguintes materiais: Asfalto: bastante utilizado em pavimentação, pode ser apresentado em 3 tipos: cimentos asfálticos, asfaltos diluídos e emulsões asfálticas. Cimento Asfáltico (CAP): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015; apud ROSSI A; 2017) o cimento asfáltico é o asfalto obtido especialmente para apresentar características adequadas para o uso na construção de pavimentos, podendo ser resultado de destilação de petróleo em refinarias ou do asfalto natural encontrado em jazidas. Asfalto diluído (AD): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015; apud ROSSI A; 2017) o asfalto diluído ou cut-backs são diluições de cimentos asfálticos em solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada, quando há necessidade de eliminar o aquecimento do CAP ou utilizar um aquecimento moderado. Emulsões asfálticas (EAP): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015; apud ROSSI A; 2017) emulsão asfáltica de petróleo é uma dispersão coloidal de uma fase asfálticaem uma fase aquosa (direta) ou, então, de uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa), com a ajuda de um agente emulsificante. 29 É obtida pela combinação de água com asfalto aquecido, em um meio intensamente agitado e na presença dos emulsificantes, cujo objetivo é oferecer certa estabilidade ao conjunto, favorecer a dispersão e revestir os glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os em suspensão. Cimento: em pavimentos rígidos será utilizado o cimento Portland como base para a produção dos elementos da camada de revestimento. Segundo a NORMA DNIT 059/2004 – ES apud ROSSI A; 2017, o cimento Portland poderá ser de qualquer tipo, desde que satisfaça as exigências especificas da DNER-EM036 apud ROSSI A; 2017, para o cimento a ser empregado. De acordo com Balbo (2007 apud FILHO J; ROCHA E; 2018) pavimentar uma via propicia o aumento operacional para o tráfego de veículos, através da implantação de uma superfície mais regular e mais aderente, proporcionando aos usuários maior conforto no deslocamento e mais segurança em condições de pista úmida ou molhada. Segundo o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2006 apud FILHO J; ROCHA E; 2018), o pavimento de uma rodovia consiste de uma superestrutura formada por um sistema de camadas de espessura finita, construída após a terraplenagem, destinada a resistir e distribuir os esforços verticais oriundos dos veículos, a melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança, e a resistir aos esforços horizontais, tornando mais durável a superfície de rolamento. Essas camadas são divididas em revestimento, base, sub-base, reforço de subleito e subleito. A seguir serão apresentadas as camadas da estrutura do pavimento: 3.8 Camadas De acordo com ROSSI (2017) a estrutura do pavimento é composta de algumas camadas que serão construídas após a terraplenagem do local, acima do subleito e vão variar conforme a solicitação do trafego no local. Toda a estrutura do pavimento está acima do subleito que funciona como a fundação do sistema que irá receber os esforços absorvidos pelo pavimento. 30 Acima desse subleito basicamente a estrutura do pavimento é constituído de uma regularização do subleito, um reforço de subleito, caso haja necessidade, uma sub-base acima desse reforço de subleito, seguido de uma base e por fim um revestimento. Quanto ao subleito, os esforços impostos sobre sua superfície serão aliviados em sua profundidade (normalmente se dispersam no primeiro metro). Deve-se, portanto, ter maior preocupação com seus estratos superiores, onde os esforços solicitantes atuam com maior magnitude. O subleito será constituído de material natural consolidado e compactado, por exemplo, nos cortes do corpo estradal, ou por um material transportado e compactado, no caso dos aterros. Eventualmente, será também aterro sobre corte de características medíocres de subleito (BALBO, 2007; apud ROSSI A; 2017). A camada de melhoria e preparo do subleito deve apresentar as seguintes características, segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006; apud FILHO J; ROCHA E; 2018: Capacidade de suporte medida pelo Índice de Suporte Califórnia (ISC) superior ou igual à 2%; Expansão máxima de 2%; Grau de compactação mínimo de 100% do Proctor Normal. Para solos finos lateríticos ou para solos granulares pode ser utilizada a energia de 100% do Proctor Intermediário. No caso de aproveitamento do subleito de estradas já implantadas, cascalhadas, o solo na profundidade de 0,20 m abaixo do greide preparado para receber o pavimento deve ser escarificado, umedecido e compactado na energia indicada anteriormente. No caso de ocorrência de solos com ISC inferior a 2%, deve-se efetuar substituição destes solos na espessura a ser definida de acordo com os critérios adotados nos estudos geotécnicos. Para subleito com solos de expansão superior a 2%, deve ser determinada, experimentalmente, a sobrecarga necessária para o solo apresentar expansão menor que 2%. O peso próprio do pavimento projetado deve transmitir para o subleito pressão igual ou maior do que a determinada pelo ensaio. Caso o peso próprio da estrutura não seja suficiente para proporcionar pressão maior ou igual à determinada no ensaio 31 de sobrecarga, deve-se efetuar a substituição de solos em espessura definida nos estudos geotécnicos realizados. 3.9 Regularização do subleito A regularização não constitui propriamente uma camada de pavimento, sendo, a rigor, uma operação que pode ser reduzida em corte do leito implantado ou em sobreposição a este, de camada com espessura variável (Manual de Pavimentação – DNIT, 2006; apud ROSSI A; 2017). A regularização deve dar à superfície as características geométricas — inclinação transversal — do pavimento acabado. Nos trechos em tangente, duas rampas opostas de 2% de inclinação — 3 a 4%, em regiões de alta precipitação pluviométrica — e, nas curvas, uma rampa com inclinação da superelevação (SENÇO, 2007; apud ROSSI A; 2017). 3.10 Reforço do subleito Não é sempre necessário, e vai depender do solo do subleito e do esforço solicitado do pavimento. É uma camada de espessura constante, construída, se necessário, acima da regularização, com características tecnológicas superiores às da regularização e inferiores às da camada imediatamente superior, ou seja, a sub-base. Devido ao nome de reforço do subleito, essa camada é, às vezes, associada à fundação. No entanto, essa associação é meramente formal, pois o reforço do subleito é parte constituinte especificamente do pavimento e tem funções de complemento da sub-base que, por sua vez, tem funções de complemento da base. Assim, o reforço do subleito também resiste e distribui esforços verticais, não tendo as características de absorver definitivamente esses esforços, o que é característica específica do subleito (SENÇO, 2007; apud ROSSI A; 2017). O emprego de camada de reforço de subleito não é obrigatório, pois espessuras maiores de camadas superiores poderiam, em tese, aliviar as pressões sobre um subleito medíocre. 32 Contudo, procura-se utilizá-lo em tais circunstancias por razões econômicas, pois subleito de resistência baixa exigiriam, para alguns tipos de pavimentos (especialmente aos flexíveis), do ponto de vista de projeto, camadas mais espessas de base e sub-base. Logicamente, o reforço de subleito por sua vez resistirá a solicitações de maior ordem de grandeza, respondendo parcialmente pelas funções do subleito e exigindo menores espessuras de base e sub-base sobre si, sendo em geral menos custoso o emprego de solos de reforço, em vez de maiores espessuras de camadas granulares ou cimentadas quaisquer que sejam (BALBO, 2007; apud ROSSI A; 2017). Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006; apud ROSSI A; 2017, os solos apropriados para camada de reforço do subleito são os de ISC superior ao do subleito e expansão máxima de 1%. 3.11 Sub-base É a camada complementar à base, quando, por circunstâncias técnicas e econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do subleito. Segundo a regra geral — com exceção dos pavimentos de estrutura invertida - o material constituinte da sub-base deverá ter características tecnológicas superiores às do material de reforço; por sua vez, o material da base deverá ser de melhor qualidade que o material da sub-base (BALBO, 2007; apud ROSSI A; 2017). Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006; apud FILHO J; ROCHA E; 2018: Os solos, misturas de solos, solos estabilizados quimicamente, materiais pétreos ou misturas de solos quando empregados na camada de sub-base do pavimento devem apresentar asseguintes propriedades geotécnicas: Capacidade de suporte, ISC, superior ou igual a 30%; Expansão máxima de 1%. 33 3.12 Base É a camada mais importante da estrutura do pavimente, pois fica localizada logo abaixo do revestimento do pavimento, seja rígido, semirrígido ou flexível, pois será responsável pelo suporte estrutural do pavimento tendo que dissipar as cargas para as próximas camadas, reduzindo sua intensidade. Caso a qualidade da base não seja boa será muito provável que aconteça algum dano a esse pavimento. É a camada destinada a resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los. Na verdade, o pavimento pode ser considerado composto de base e revestimento, sendo que a base poderá ou não ser complementada pela sub-base e pelo reforço do subleito (SENÇO, 2007; apud ROSSI A; 2017). Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006; apud ROSSI A; 2017, os materiais ou misturas de materiais, quando empregados na camada de base do pavimento, devem apresentar as seguintes propriedades geotécnicas: - capacidade de suporte, ISC, superior ou igual a 80%; - expansão máxima de 1%. 3.13 Revestimento Conforme ROSSI (2017) o revestimento do pavimento é a última camada existente na estrutura. Ela irá receber diretamente a ação do tráfego e será diretamente ligada a qualidade do subleito. Dependendo da resistência do subleito, a espessura será mais espessa ou não. Logicamente, o revestimento deverá ser de boa qualidade para além de resistir aos esforços solicitantes do tráfego, também proporcionar um bom rolamento da pista, fornecendo maior conforto ao usuário. O revestimento é a camada que apresenta o material com o maior custo da estrutura, então deverá ter sua espessura respeitada para que não haja a redução da resistência daquele pavimento. Vale ressaltar que a espessura da camada de revestimento, independentemente do tipo de pavimento, vai estar diretamente ligada a qualidade do subleito, visto que quanto melhor a qualidade do subleito, menor a necessidade de grandes espessuras para o revestimento e as outras camadas da estrutura do pavimento. 34 É a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego e destinada a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de conforto e segurança, além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura (SENÇO, 2007; apud ROSSI A; 2017). 3.14 Serviços Pintura de ligação: Segundo definição do DNIT na norma 145/2012 - ES; apud ROSSI A; 2017, pintura de ligação consiste na aplicação de ligante asfáltico do tipo RR-1C sobre superfície de base ou revestimento asfáltico anteriormente à execução de uma camada asfáltica, objetivando promover condições de aderência entre esta e o revestimento a ser executado. Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo da pintura de ligação, inclusive os equipamentos necessários. 3.15 Imprimação Segundo definição do DNIT na norma 144/2014 – ES; apud ROSSI A; 2017, imprimação consiste na aplicação de asfalto diluído do tipo CM-30 ou emulsão asfáltica do tipo EAI sobre superfície da base concluída, antes da execução do revestimento asfáltico, objetivando conferir coesão superficial, impermeabilização e permitir condições de aderência entre esta e o revestimento a ser executado. Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo de imprimação, inclusive os equipamentos necessários. 3.16 Fresagem De acordo com ROSSI (2017), não é necessária em todas as obras de pavimentação, somente quando há um pavimento pré-existente e se faz necessário fresar a pista para construção de uma nova camada ou de um pavimento novo. Segundo definição do DNIT na norma 159/2011-ES; apud ROSSI A; 2017, é a operação em que é realizado o corte ou desbaste de uma ou mais camada (s) do pavimento asfáltico, por processo mecânico a frio. 35 Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo de fresagem a frio, inclusive os equipamentos necessários. 3.17 Dosagem As propriedades mecânicas de uma mistura asfáltica estão relacionadas ao esqueleto granular e ao tipo e teor de ligante empregado, bem como a interação entre estes dois produtos. Não há uma recomendação de dosagem para misturas de módulo elevado. A dosagem de misturas asfálticas é feita de maneira que se atendam aos parâmetros físicos e mecânicos desejáveis para uma camada de pavimento após compactação. É através da dosagem que se inicia toda a análise de uma estrutura de pavimento bem como seu comportamento diante dos materiais empregados e das condições de campo sobre as quais o pavimento está submetido. As características avaliadas em uma dosagem são a estabilidade, durabilidade, flexibilidade, impermeabilidade e resistência ao atrito (ROHDE, 2007; apud PEREIRA M; 2012). Inicia-se um processo de dosagem pela escolha dos materiais a serem empregados. Esta seleção irá depender principalmente da localização do segmento que será executado ou ainda da escolha do projetista. É importante que se tenha conhecimento dos resultados do projeto de mistura para que se possa avaliar já no início se a mistura atende às especificações. Os ensaios dos agregados e do ligante que serão empregados na mistura são de extrema importância para conhecimento e comparação entre diferentes tipos de dosagem. O objetivo de uma dosagem é obter como produto uma combinação e graduação de agregados econômica e com teor de asfalto correspondente para que se consiga obter uma mistura com: asfalto suficiente para garantir um pavimento durável; estabilidade suficiente da mistura de maneira a resistir às ações do tráfego, vazios suficientes na mistura compactada de forma a permitir a expansão térmica do asfalto sem perda de estabilidade à elevadas temperaturas, trabalhabilidade adequada da mistura, entre outros aspectos e propriedades. 36 Os resultados de uma dosagem podem inclusive impactar nos custos. Por este motivo é importante que se faça uma análise detalhada do material que será utilizado. O alvo de uma dosagem bem elaborada é sempre buscar pela garantia da estabilidade adequada e durabilidade máxima. 4 PROJETO DE PAVIMENTOS Na elaboração de projetos de pavimentos existem diversos fatores limitantes que devem ser preliminarmente identificados e estudados. Tanto as características regionais, quanto as limitações técnicas e econômicas devem ser de total conhecimento do projetista para garantir que o projeto possa ser executado, atendendo, de fato, às condições preestabelecidas. Os recursos, muitas vezes escassos, estabelecem limites no projeto, os quais refletem diretamente na qualidade do pavimento. Mesmo conhecendo-se os níveis de solicitações previstas e demais características relacionadas ao comportamento do pavimento durante sua vida em serviço, a escassez de recursos pode conduzir a um projeto de menor qualidade. Quando isso acontece é fundamental elaborar uma política adequada de manutenção e reabilitação do pavimento construído, incluindo uma avaliação detalhada dos custos associados a cada estratégia de projeto para evitar um gasto ainda maior (SÓRIA, 1997; apud ODA S; NOVO J; 2016). Segundo o DNER (1996; apud MARQUES G; 2006) um Projeto de Engenharia tem sua versão final intitulada Projeto Executivo e visa, além de permitir a perfeita execução da obra, possibilitar a sua visualização, o acompanhamento de sua elaboração, seu exame e sua aceitação e o acompanhamento da obra. O processo comporta três etapas que se caracterizam pelo crescente grau de precisão: Estudos Preliminares; Anteprojeto e Projeto Executivo. Estudos Preliminares: Determinação preliminar, por meio de levantamento expedito de todas as condicionantes doprojeto das linhas a serem mais detalhadamente estudadas com vistas à escolha do traçado. Tais estudos devem ser subsidiados pelas indicações de planos diretores, reconhecimentos, mapeamentos e outros elementos existentes. Anteprojeto - Definição de alternativas, em nível de precisão que permita a escolha do (s) traçado (s) a ser (em) desenvolvido (s) e a estimativa do custo das obras. 37 Projeto Executivo - Compreende o detalhamento do Anteprojeto e perfeita representação da obra a ser executada, devendo definir todos os serviços a serem realizados devidamente vinculados às Especificações Gerais, Complementares ou Particulares, quantificados e orçados segundo a metodologia estabelecida para a determinação de custos unitários e contendo ainda o plano de execução da obra, listagem de equipamentos a serem alocados e materiais e mão-de-obra em correlação com os cronogramas físicos e financeiros. Na fase de anteprojeto são desenvolvidos, ordinariamente os Estudos de Tráfego, Estudos Geológicos, Estudos Topográficos, Estudos Hidrológicos e Estudos Geotécnicos. Na fase de projeto são complementados os estudos e desenvolvidos o Projeto Geométrico, Projeto de Terraplenagem, Projeto de Drenagem, Projeto de Pavimentação, Projeto de Obra-de-Arte Especiais, Projeto de Interseções, Projeto de Obras Complementares (envolvendo, Sinalização, Cercas e Defensas) e Projeto de Desapropriação. 4.1 Estudos geotécnicos Conforme MARQUES (2006), é a parte do projeto que analisa o comportamento dos elementos do solo no que se refere diretamente à obra. Os estudos geotécnicos, de um modo geral podem ser assim divididos: Fonte: ufjf.br Os estudos geotécnicos para um Projeto de Pavimentação compreendem: Reconhecimento do Subleito 38 Estudos de Ocorrências de Materiais para Pavimentação. 4.2 Reconhecimento do subleito Ainda conforme MARQUES (2006), para o dimensionamento de um pavimento rodoviário é indispensável o conhecimento do solo que servirá para a futura estrutura a ser construída. Este solo de fundação, chamado subleito, requer atenção especial, através de estudos geotécnicos, que possibilitam o seu reconhecimento, identificação e quantificação das suas características físicas e mecânicas assim como a obtenção dos parâmetros geotécnicos necessários ao dimensionamento da estrutura. A espessura final do pavimento, assim como os tipos de materiais a serem empregados são função das condições do subleito. Quanto pior forem as condições do subleito, maior será a espessura do pavimento, podendo muitas vezes, ser requerida a substituição parcial do mesmo, com troca por outro de melhores condições. O estudo do reconhecimento do solo do subleito, normalmente é feito em estradas com terraplanagem concluída embora haja também, uma tendência no sentido de que todos os estudos tratados sejam feitos previamente à terraplanagem. Desta forma o projeto da rodovia englobaria os projetos de terraplanagem e pavimentação. 4.3 Objetivos O estudo do subleito de estradas de rodagem com terraplenagem concluída tem como objetivo o reconhecimento dos solos visando à caracterização das diversas camadas e o posterior traçado dos perfis dos solos para efeito do projeto de pavimento (DNER, 1996; apud MARQUES G; 2006). Nestes estudos são fixadas as diretrizes que devem reger os trabalhos de coleta de amostras do subleito, de modo que se disponha de elementos necessários para o projeto de pavimentação. 39 4.4 Sequência dos serviços Ainda conforme MARQUES (2006), O reconhecimento do subleito é normalmente feito em três fases: Inspeção expedita no campo: Nesta fase são feitas sondagens superficiais no eixo e nos bordos da plataforma da rodovia para identificação dos diversos horizontes de solos (camadas) por intermédio de uma inspeção expedida do campo. Coleta de amostras / ensaios: Estas amostras visam fornecer material para a realização dos ensaios geotécnicos e posterior traçado dos perfis de solos. São definidos a partir dos elementos fornecidos pela inspeção expedia do campo. Traçado do perfil longitudinal: De posse dos resultados dos ensaios feitos em cada camada ou horizonte de cada furo, traça-se o perfil longitudinal de solos constituintes do subleito estudado. Inspeção expedita de campo: Este item foi extraído de DNER (1996; apud MARQUES G; 2006): Para a identificação das diversas camadas de solo, pela inspeção expedita no campo, são feitas sondagens no eixo e nos bordos da estrada, devendo estas, de preferência, serem executadas a 3,50 m do eixo. Os furos de sondagem são realizados com trado ou pá e picareta. O espaçamento máximo, entre dois furos de sondagem no sentido longitudinal, é de 100 m a 200 m, tanto em corte como em aterro, devendo reduzir-se, no caso de grande variação de tipos de solos. Nos pontos de passagem de corte para aterro devem ser realizados também furos de sondagem. A profundidade dos furos de sondagem será, de modo geral, de 0,60 m a 1,00 m abaixo do greide projetado para a regularização do subleito. Furos adicionais de sondagem com profundidade de até 1,50 m abaixo do greide projetado para regularização poderão ser realizados próximos ao pé de talude de cortes, para verificação do nível do lençol de água (ver Projeto de Drenagem) e da profundidade de camadas rochosas. Em cada furo de sondagem, devem ser anotadas as profundidades inicial e final de cada camada, a presença e a cota do lençol de água, material com excesso de umidade, ocorrência de mica e matéria orgânica. 40 Os furos de sondagem devem ser numerados, identificados - com o número de estaca do trecho da estrada em questão, seguidos das letras E, C ou D, conforme estejam situados no bordo esquerdo, eixo ou bordo direito. Deve ser anotado o tipo de seção: corte, aterro, seção mista ou raspagem, com as iniciais C, A, SM, R. Os materiais para efeito de sua inspeção expedita no campo, serão classificados de acordo com a textura, nos seguintes grupos: Bloco de rocha: pedaço isolado de rocha que tenha diâmetro superior a 1 m; Matacão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 25cm e 1m; Pedra de mão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 76 mm e 25 cm; Pedregulho: fração de solo entre as peneiras de 76 mm (3") e de 2,0 mm (nº 10); Grossa: fração de solo entre as peneiras de 2,0 mm (nº 10) e 0,42 mm (nº 40); Fina: fração de solo entre as peneiras de 0,42 mm (nº40) e 0,075 mm (nº 200); Silte e Argila: fração de solo constituída por grãos de diâmetro abaixo de 0,075mm. De acordo com MARQUES (2006), são usadas, na descrição das camadas de solos, combinações dos termos citados como, por exemplo, pedregulho areno-siltoso, areia fina-argilosa, etc. Deverão também ser anotadas as presenças de mica e matéria orgânica. As anotações referentes a Bloco de Rocha, Matacão e Pedra de Mão, complementarão a descrição das camadas, quando for o caso. Para a identificação dos solos pela inspeção expedita, são usados testes expeditos, como: teste visual, do tato, do corte, da dilatância, da resistência seca, etc. A cor do solo é elemento importante na classificação de campo. As designações "siltoso" e "argiloso" são dadas em função do I.P., menor ou maior que 10, do material passando na peneira de 0,42 mm (nº 40). O solo tomará o nome da fração dominante, para os casos em que a fração passando na peneira nº 200 for menor ou igual a 35%; quando esta fração for maior que 35%, os solos são considerados siltes ou argilas, conforme seu I.P. seja menor ou maior que 10. 41 4.5 Coleta de amostras e execução dos ensaios Este item foi extraído de DNER (1996; apud MARQUES G; 2006): A medida que forem sendo executadas as sondagens e procedida a inspeção expedita no campo, são coletadas amostras para a realização dos seguintes ensaios de laboratório: Granulometriapor peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (nº 10) e de 0,075 mm (nº 200); Limite de Liquidez; Limite de Plasticidade; Limite de Contração em casos especiais de materiais do subleito; Compactação; Massa Específica Aparente "in situ"; Índice Suporte Califórnia (ISC); Expansibilidade no caso de solos lateríticos. A coleta das amostras deve ser feita em todas as camadas que aparecem numa seção transversal, de preferência onde a inspeção expedita indicou maiores espessuras de camadas. Para os ensaios de caracterização (granulometria, LL e LP) é coletada, de cada camada, uma amostra representativa para cada 100 m ou 200 m de extensão longitudinal, podendo o espaçamento ser reduzido no caso de grande variação de tipos de solos. Tais amostras devem ser acondicionadas convenientemente e providas de etiquetas onde constem à estaca, o número de furo de sondagem, e a profundidade, tomando, depois, um número de registro em laboratório. Para os ensaios de Índice Suporte Califórnia (I.S.C.) retira-se uma amostra representativa de cada camada, para cada 200 m de extensão longitudinal, podendo este número ser aumentado em função da variabilidade dos solos. As determinações de massa específica aparente seca "in situ" do subleito e retiradas de amostras para o ensaio de compactação, quando julgadas necessárias são feitas com o espaçamento dos furos no sentido longitudinal, no eixo e bordos, na seguinte ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, etc. 42 As determinações nos bordos devem ser em pontos localizados a 3,50 m do eixo. Mediante comparação entre os valores obtidos "in situ" e os laboratórios, para cada camada em causa, determina-se o grau de compactação. Para materiais de subleito, o DNER utiliza o ensaio de compactação AASHTO. Normal, exigindo um grau mínimo de compactação de 100% em relação a este ensaio, sendo o I.S.C. determinado em corpos-de-prova moldados nas condições de umidade ótima e densidade máxima correspondentes a este ensaio. Em geral, o I.S.C. correspondente a estas condições é avaliado mediante a moldagem de 3 corpos-de- prova com umidades próximas a umidade ótima. Para fins de estudos estatísticos dos resultados dos ensaios realizados nas amostras coletadas no subleito, as mesmas devem ser agrupadas em trechos com extensão de 20 km ou menos, desde que julgados homogêneos dos pontos de vista geológico e pedológico. 4.6 Traçado do perfil longitudinal / apresentação dos resultados Segundo o DNER (1996; apud MARQUES G; 2006) os resultados dos ensaios de laboratórios devem constar de um "Quadro - Resumo de Resultados de Ensaios", notando-se que, para dar generalidade ao modelo, figuram ensaios que podem não ser feitos durante o reconhecimento do subleito. Com base no "Quadro-Resumo", é feita separadamente, para cada grupo de solos da classificação TRB, uma análise estatística dos seguintes valores: Percentagem, em peso, passando nas peneiras utilizadas no ensaio de granulometria. Geralmente são analisadas as percentagens, passando nas peneiras nº 10, nº 40 e nº 200. LL IP IG ISC Expansão (ISC). 43 4.7 Estudo das ocorrências de materiais para pavimentação De acordo com MARQUES (2006), nesta fase são feitos estudos específicos nas Jazidas da região próxima à construção da rodovia que serão analisadas para possível emprego na construção das camadas do pavimento (regularização do subleito, reforço, sub-base, base e revestimento). Estes estudos são baseados nos dados da Geologia e Pedologia da região e podem ser utilizados fotografias aéreas, mapas geológicos, além de pesquisa com os moradores da região, reconhecimento de jazidas antigas, depósitos aluvionares às margens dos rios, etc. Durante os trabalhos é feita também a localização das fontes de abastecimentos de água. O termo “Jazida” denomina todo depósito natural de material capaz de fornecer matéria-prima para as mais diversas obras de engenharia e o termo “Ocorrência” é empregado quando a matéria-prima ainda não está sendo explorada. O DNER; apud MARQUES G; 2006 fixa modo como deve ser procedido o estudo de jazidas. Normalmente são feitas em duas etapas: Prospecção preliminar; Prospecção definitiva. Os próximos itens foram adaptados do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996; apud MARQUES G; 2006). 4.8 Prospecção preliminar De acordo com MARQUES (2006), a prospecção é feita para se identificar as ocorrências que apresentam a possibilidade de seu aproveitamento, tendo em vista a qualidade do material e seu volume aproximado. A prospecção preliminar, compreende: Inspeção expedita no campo; Sondagens e; Ensaios de laboratórios. 44 Assim sendo nas ocorrências de materiais julgados aproveitáveis na inspeção de campo, procede-se de seguinte modo: Delimita-se, aproximadamente, a área onde existe a ocorrência do material; Faz-se 4 e 5 furos de sondagem na periferia e no interior da área delimitada, convenientemente localizados até à profundidade necessária, ou compatível com os métodos de extração a serem adotados; Coleta-se em cada furo e para cada camada, uma amostra suficiente para o atendimento dos ensaios desejados. Anota-se as cotas de mudança de camadas, adotando-se uma denominação expedita que as caracterize. Assim, o material aparentemente imprestável, constituinte da camada superficial, será identificado com o nome genérico de capa ou expurgo. Os outros materiais próprios para o uso, serão identificados pela sua denominação corrente do lugar, como: cascalho, seixos, etc.; Faz-se a amarração dos furos de sondagem, anotando-se as distâncias aproximadas entre os mesmos e a posição da ocorrência em relação à rodovia em estudo. Uma ocorrência será considerada satisfatória para a prospecção definitiva, quando os materiais coletados e ensaiados quanto a: Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (nº 10) e de 0,075 mm (nº 200); Limite de Liquidez LL.; Limite de Plasticidade LP; Equivalente de Areia; Compactação; Índice Suporte Califórnia - ISC; Ou pelo menos, parte dos materiais existentes satisfizerem as especificações vigentes, ou quando houver a possibilidade de correção, por mistura, com materiais de outras ocorrências. 45 As exigências para os materiais de reforço do subleito, sub-base e base estabilizada, são as seguintes: Para reforço do subleito: características geotécnicas superiores à do subleito, demonstrados pelos ensaios de I.S.C. e de caracterização (Granulometria, LL, LP). Para sub-base granulometricamente estabilizada: ISC > 20 e Índice do Grupo IG = 0 para qualquer tipo de tráfego. Para base estabilizada granulometricamente: Limite de Liquidez máximo: 25% Índice de Plasticidade máximo: 6% Equivalente de Areia mínimo: 30% Ainda conforme MARQUES (2006), caso o Limite de Liquidez seja maior que 25% e/ou Índice de Plasticidade, maior que 6, poderá o solo ser usado em base estabilizada, desde que apresente Equivalente de Areia maior que 30%, satisfaça as condições de Índice Suporte Califórnia e se enquadre nas faixas granulométricas citadas adiante. O Índice Suporte Califórnia deverá ser maior ou igual a 60 para qualquer tipo de tráfego; a expansão máxima deverá ser 0,5%. Poderá ser adotado um ISC até 40, quando economicamente justificado, em face da carência de materiais e prevendo-se a complementação da estrutura do pavimento pedida pelo dimensionamento pela construção de outras camadas betuminosas. Quanto à granulometria, deverá estar enquadrada em uma das faixas das especificações: Fonte: ufjf.br.com A prospecção preliminar das pedreiras é realizada mediante as indicações geológicas, procurando-se avaliar no local por meio de sondagens e de levantamento expeditos: 46 O volume