Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 144 3.0 – Materiais das camadas 3.1 – Coeficiente de equivalência estrutural (k) Estabelece a hierarquia dos materiais que irão compor o pavimento comparando-os em termos de comportamento estrutural com um material adotado como padrão, que é a base granular (k = 1), HP = Ki . hi Por exemplo: Uma base com 10 cm de espessura de solo cimento (k = 1,4). Significa que 10 cm de base de solo cimento, tem o mesmo comportamento estrutural que 14 cm (1,4 x 10 cm) de base granular. A tabela a seguir mostra os valores de coeficiente de equivalência estrutural para alguns materiais de revestimento, base, sub-base e reforço de subleito. Componentes do Pavimento Coeficiente K - Base ou revestimento de concreto betuminoso - Base ou revestimento pré-misturado a quente - Base ou revestimento pré-misturado a frio - Base ou revestimento betuminoso por penetração 2,00 1,70 1,40 1,20 - Camadas granulares 1,0 - Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, superior a 45 kgf/cm2. - Idem, com resistência a compressão a 7 dias, entre 45 kgf/cm2 e 28 kgf/cm2. - Idem, com resistência à compressão a 7 dias, entre 28 kgf/cm2 e 21 kgf/cm2.. 1,70 1,40 1,20 Para o caso do reforço e sub-base, os coeficientes de equivalência estrutural podem ser calculados em função da relação entre o CBR1 dessas camadas e o CBR2 do subleito, conforme mostrado na tabela acima. K Ref ou KSB = 3/1 2 1 3 CBR CBR Se CBR1 > 3 x CBR2 , adotar KS ou KRef = 1 Exemplo: Um pavimento é constituído por 4 camadas a saber: revestimento de concreto betuminoso; base de solo-brita (CBR = 82%); sub-base de areia com pedregulho e argila, com CBR = 25%; reforço com solo local de CBR = 10%. O subleito possui CBR = 6%. Determine os coeficientes de equivalência estrutural de cada camada. - Solução – HP – espessura de material padrão equivalente a hi hi – espessura do material que irá compor a camada 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 145 Através da tabela de equivalência de materiais tem-se: - Revestimento de concreto asfaltico: kR = 2,0 - Base granular: kB = 1,0 - Sub-base granular: CBR = 25% > 3 x CBR (Subleito) Adotar : kSB = 1,0 - Reforço: CBR1 = CBR(Reforço) CBR2 = CBR(Subleito) kRef = 3/1 2 1 3 CBR CBR = 3/1 63 10 kRef = 0,82 3.2 – Cálculo das espessuras das camadas As espessuras totais do pavimento podem ser calculadas através da seguinte equação empírica ou por um Àbaco: HT (cm) = 9,02 + (0,23log10Np + 0,05)x 2/1 33,234 7011 CBR Em relação ao material padrão, de K = 1, as equivalências das camadas são: R.KR - espessura equivalente do revestimento B.KB – espessura equivalente da base H20.KS – espessura equivalente da sub-base Hn.KRef ou hn.Kn - espessura equivalente do reforço do subleito. Para o calculo das espessuras, admitem-se geralmente as espessuras mínimas, valendo, portanto, as igualdades, no sistema de equações. Observa-se a existência de quatro incógnitas: R, B, h20 e hn , e de apenas três equações. A indefinição é contornada adotando-se a espessura do revestimento em função da equivalência de operações N. 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 146 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, visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas observações efetuadas. N Espessura mínima de Revestimento Betuminoso N 106 Tratamentos superficiais betuminosos 106 < N 5 x 106 Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura 5 x 106 < N 107 Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura 107 < N 5 x 107 Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura N > 5 x 107 Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura Para outro material a ser usado como revestimento, a espessura mínima deverá ser multiplicada por 2/KR. Assim , para um pré-misturado a quente de KR = 1,8, os valores da tabela deveriam ser multiplicados por 2,0/1,8 = 1,11. 3 .2.1 – Ábaco de Dimensionamento Conhecendo-se as solicitações devido ao Tráfego, dada por N, e o Índice de Suporte IS, obtem-se as seguintes espessuras: Subleito: IS = m espessura total, Hm (reforço+sub-base+base+revestimento) Reforço: IS = n espessura, Hn (sub-base+ base+ revestimento) Sub-base: IS = 20 espessura, H20 (base+revestimento) O ábaco dará as espessuras necessárias acima dessas camadas, admitindo-se que todos os materiais das camadas são iguais, quanto ao comportamento estrutural, o que corresponde a um coeficiente estrutural K = 1,0. 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 147 3.3 – Acostamento Não se dispõe de dados seguros para o dimensionamento dos acostamentos, sendo que a sua espessura está condicionada à da pista de rolamento, podendo ser feitas reduções de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitação de cargas é, no entanto, diferente e pode haver uma solução estrutural diversa da pista de rolamento. A adoção de acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benéficos no comportamento desta última e simplifica os problemas de drenagem; geralmente, na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se para acostamentos e pista de rolamento, a mesma solução, procedendo-se de modo idêntico para a parte correspondente à camada de base, quando o custo desta camada não é muito elevado. O revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento. Quando a camada de base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor custo para os acostamentos. 3.4 – Pavimentos por etapas Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a composição do tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem de, ao se completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se as pequenas irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento. A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira etapa, pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é, perfeitamente desprezível; na segunda etapaa espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela condição de espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar. Exemplo: Uma estrada apresenta um volume médio diário de tráfego V1 = 150, com uma taxa de crescimento anual, em progressão geométrica, t = 6% e um fator de veículo V.V. = 1,7. Solução: Para um período de 2 anos, tem-se Vt = 365 V1 x 100/ 1100/1 t t P Vt = 109.000 N = Vt x (F.V) = 109.000 x 1,7 = 1,86 x 10 5 Para um período P = 15 anos, tem-se: N = 2,13 x 106 Sendo 2 o C.B.R. do subleito, tem-se, para a primeira etapa, (com tratamento superficial betuminoso como revestimento), H2 = 87 cm. Para a segunda etapa (em que o revestimento betuminoso mínimo deve ser 5 cm, em função de N), H2 = 100 cm. A diferença é 100 – 87 = 13 cm e deve ser construído, para a segunda etapa, um revestimento em concreto asfaltico (kR = 2,00) com 6,5 cm de espessura. Sendo 15 o C.B.R. do subleito, tem-se para a primeira etapa, H15 = 28 cm e, para a segunda etapa H15 = 31 cm, a diferença é 31 cm – 28 cm = 3 cm e deve-se construir, para a segunda etapa, um revestimento betuminoso com 5 cm de espessura. 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 148 4 – Valor mínimo do Suporte - ISmin Classificados os subtrechos de solos semelhantes do subleito, usando o método do Highway Research Board, e conhecidos os ISi de cada um, determina-se o ISmin para o dimensionamento, usando-se os procedimentos estatísticos: a) IS médio ISmed = n IS i b) Desvio médio padrão = 1 2 n ISIS imed c) Cálculo do ISmin ISmin = ISmed - [1,29/n 1/2 + 0,68] x Se o número de determinações do IS for no máximo 9, ou seja, n 9, calcula- se o ISmin de maneira simplificada: ISmin = 2/3 . ISmed 5 – Custo do Pavimento Pode-se estimar o custo total do pavimento através da composição de custos das diversas camadas que o constitui. 5.1 – Consumo (m3/km) , de cada camada acabada. Va = e x L x 1.000 5.2 – Custo total da camada acabada por km. Custo total = Custo de transporte + Custo da camada acabada Custo de transporte = DMT x custo unitário do material Custo da camada acabada = Va x Custo/m 3 ISi - valor individual n - n o de valores individuais e - espessura da camada L – largura da camada 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 149 Figura 7 - Seção transversal de um pavimento flexível Camadas Material Espessura (cm) Largura (m) Quantidade de material (m 3 /m) 1 Revestimento CA 5 7 Imprimação ADP - 8 2 Base Solo cimento 10 8 3 Subbase Solo estabilizado 10 9 4 Reforço Solo de jazida 20 10 5 Regularização Solo escolhido Variável Variável 6 Subleito Solo local - Variável Tabela 9 – Composição e dimensões das camadas 6 – Exercícios resolvidos 1) Dimensionar o pavimento para uma estrada na qual se prevê N = 103 eixo padrão. Sabe-se que o subleito apresenta IS = 2, e que se dispõe de solo para reforço de subleito com IS = 12 e material granular para sub-base e base. Adotar concreto betuminoso como revestimento. Solução: Dos ábacos e tabelas, obtém-se: H2 = 56 cm KR = 2,0 H12 = 21 cm KB = 1,0 H20 = 18 cm KSB = 0,77 KRef = 0,71 N = 103 R = 5 cm 2,0 . R + B . 1,0 = 18 2 x 5 + B = 18 B = 8 cm Adotar: B = 10 cm 2,0 . R + B . 1,0 + 0,77 . h20 = 21 2,0 x 5 + 10 x 1,0 + 0,77 . h20 = 21 h20 = 1,3 cm Adotar: h20 = 10 cm 2,0 x 5 + 10 x 1,0 + 0,77 x 10 + 0,71 x h12 = 56 h12 = 40 cm 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 150 Espessura total do pavimento: H = 5 + 10 + 10 + 40 = 65 cm 2) Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 106, sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 8, dispõe-se de material para sub-base e base. Considerar as seguintes condições: a) adotar revestimento de concreto betuminoso; b) Adotar concreto betuminoso como revestimento e base granular com 20 cm de espessura; c) Adotar revestimento e base de concreto betuminoso; d) Adotar macadame betuminoso como revestimento. -: Solução :- a) Do ábaco e tabelas, tem-se: H8 = 44 cm ; H20 = 25 cm ; N = 10 6 R = 5 cm KR = 2,0 ; KB = 1,0 ; KSB = 0,77 R.KR + B.KB = 25 cm B = 15 cm R.KR + B.KB + h20.KSB = 44 cm h20 = 25 cm Espessura total do pavimento : H = 5 + 15 + 25 = 45 cm b) Do ábaco e tabelas, tem-se: KR = 2,0 ; KB = 1,0 ; KSB = 0,77 ; H8 = 44 cm ; B = 20 cm ; R = 5 cm 2,0 x 5 + 20 + 0,77 x h20 = 44 h20 = 18 cm H = 5 + 20 + 18 = 43 cm c) KR = 2,0 ; KB = 2,0 ; KSB = 0,77 ; R = 5 cm ; H8 = 44 cm ; H20 = 25 cm 2,0 x 5 + 2,0 x B = 25 cm B 10 cm 2,0 x 5 + 10 x 2,0 + h20 x 0,77 = 44 h20 = 19 cm H = 5 + 10 + 19 = 34 cm d) KR = 1,20 ; KB = 1,0 ; KSB = 0,77 R = 5 x 2,1 2 8 cm 1,2 x 8 + B x 1,0 = 25 B 16 cm 1,2 x 8 + 16 x 1,0 + 0,77 x h20 = 44 h20 = 24 cm H = 8 + 16 + 24 = 48 cm 3) Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 1,85 x 107 eixos equivalentes padrão, sabendo-se que o subleito apresenta CBR = 6. Dispõe-se de material para reforço do subleito, com CBR = 15 e de material granular para base, sendo o revestimento de concreto betuminoso. Tem-se: N e CBRSUBLEITO H6 = 61 cm ; R = 10 cm ; KR = 2,0 ; KB = 1,0 N e CBRREFORÇO H15 = 35 cm 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 151 Determinação do KRef : KRef = 3/1 3 SUBLEITO reforço CBR CBR = 3 63 15 kRef = 0,94 2,0 x 10 + B x 1,0 = 35 B = 15 cm 2,0 x 10 + 15 x 1,0 + 0,94 x h15 = 61 h15 = 28 cm H = 10 + 15 + 28 = 53 cm 4) Está Sendo prevista a abertura de uma nova avenida em Belém, com uma faixa exclusiva para ônibus. No sentido bairro-centro, estão previstos 100 ônibus/hora durante as cinco horas de pico, trafegando cheios; 40 ônibus/hora pelo período de 11 horas durante o dia, trafegando com poucas pessoas. Desprezam-se os ônibus que trafegam durante as 8 horas de período noturno e nos finais de semana. Supondo que a configuração dos ônibus seja a mesma para toda a frota, tem-se que nos horários de pico, o ESRS pesa em média 4,5 toneladas e o ESRD 9 toneladas; nas demais horas, o ESRS pesa 3 toneladas e o ESRD 5 toneladas. Calcule o número de repetições equivalentes ao eixo-padrão para um período de projeto de 10 anos, com crescimento linear de 1% ao ano. -Solução - 100 ônibus/h 5 h = 500 (lotados) 4,5 t (ESRS) / 9,0 t (ESRD) 40 ônibus/h 11 h = 440 (1/2 lotação) 3,0 t (ESRS) / 5,0 t (ESRD) 940 ônibus por dia 5 dias por semana ESRS (ton) N o eixos/dia Freqüência (%) FEO ( f ) Eq. Operações (f) x (%) 3,0 440 23,4 0,02 0,468 4,5 500 26,6 0,09 2,394 ESRD (ton) 5,0 440 23,4 0,13 3,042 9,0 500 26,6 1,70 45,22 = 1.880 100,0 = 51,502 - Fator eixo: n = Vt . (FE) 1.880 = 940 . (FE) FE = 2,0 - Fator de carga: FC = 100 )((%) f = 100 502,51 FC = 0,51502 - Volume inicial de tráfego diário no sentido mais solicitado: 940 ônibus 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 152 - Volume de tráfego no primeiro ano de operação: V1 = Vo (1 + t) V1 = 940 (1 + 0,01) = 949,4 - Volume de tráfego para o período de projeto: VP = V1 (1 + P . t) V10 = 949,4 (1 + 10 x 0,01) = 1.044,34 - Volume médio diário: Vm = 2 1 PVV Vm = 2 34,044.14,949 = 996,87 veículos - Número de repetições equivalentes ao eixo padrão: N = 365 x 10 x 996,87 x 0,50 x 2,0 x 1,0 = 3.638.575,5 N = 3,6 x 106 veículos 5) O estudo geotécnico do subleito de um trecho de 1 km de estrada fornece os resultados constantes no boletim de sondagem e do quadro resumo de resultados de ensaios transcritos a seguir: Estaca Posição Furo Profundidade (m) Classificação H.R.B 0 C 1 0,00 – 0,30 A – 6 * * * 0,30 – 1,00 A – 7 - 6 * E 2 0,00 – 0,20 A – 6 * * * 0,20 – 1,00 A – 7 – 6 * D 3 0,00 – 0,30 A – 6 * * * 0,30 – 1,00 A – 7 – 6 5 C 4 0,00 – 0,40 A – 6 * * * 0,40 – 1,00 A – 7 – 6 * E 5 0,00 – 0,30 A – 6 * * * 0,30 – 1,00 A – 7 – 6 * D 6 0,00 – 0,50 A – 6 * * * 0,50 – 1,00 A – 7 – 6 10 C 7 0,00 – 0,50 A – 6 * * * 0,50 – 1,00 A – 7 – 6 * E 8 0,00 – 0,50 A – 6 * * * 0,50 – 1,00 A – 7 – 6 * D 9 0,00 – 0,50 A – 6 * * * 0,50 – 1,00 A – 7 – 6 15 C 10 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 11 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 12 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 20 C 13 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 14 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 15 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 25 C 16 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 17 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 18 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 30 C 19 0,00 – 0,60 A – 6 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 153 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 20 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 21 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 35 C 22 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 23 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 24 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 40 C 25 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 26 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 27 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 45 C 28 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 29 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 30 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 50 C 31 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * E 32 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * D 33 0,00 – 0,60 A – 6 * * * 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 Quadro resumo dos resultados de ensaios - Subleito Estaca Posição Profundidade Classificação GC (%) C.B.R.(%) 0 C 0,00 – 0,30 A - 6 100 9 * C 0,30 – 1,00 A – 7 - 6 * 4 5 C 0,00 – 0,40 A – 6 102 12 * C 0,40 – 1,00 A – 7 – 6 * 3 10 C 0,00 – 0,50 A – 6 100 12 * C 0,50 – 1,00 A – 7 – 6 * 5 15 C 0,00 – 0,60 A – 6 104 12 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 3 20 C 0,00 – 0,60 A – 6 103 15 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 3 25 C 0,00 – 0,60 A – 6 103 14 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 4 30 C 0,00 – 0,60 A – 6 101 12 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 5 35 C 0,00 – 0,60 A – 6 100 10 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 5 40 C 0,00 – 0,60 A – 6 105 12 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 4 45 C 0,00 – 0,60 A – 6 102 10 * C 0,60 – 1,00 A – 7 – 6 * 5 50 C 0,00 – 0,60 A – 6 99 15 * C 0,60 – 1,00 A – 7 - 6 * 3 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 154 Os estudos de uma jazida para sub-base, cuja planta de situação consta na Fig. 1, forneceu os resultados constantes do boletim de sondagem e do quadro de sondagem e do quadro resumo de resultados de ensaios apresentado a seguir: Boletim de sondagem – Jazida para sub-base Furo no Profundidade (m) Classificação (H.R.B.) 1 0,00 – 0,20 Solo orgânico * 0,20 – 2,00 A – 2 - 4 2 0,00 – 0,30 Solo orgânico * 0,30 – 2,00 A – 2 - 4 3 0,00 – 0,20 Solo orgânico * 0,20 – 2,00 A – 2 - 4 4 0,00 – 0,30 Solo orgânico * 0,30 – 2,00 A – 2 - 4 5 0,00 – 0,30 Solo orgânico * 0,30 – 2,00 A – 2 - 4 6 0,00 – 0,30 Solo orgânico * 0,30 – 2,00 A – 2 - 4 7 0,00 – 0,30 Solo orgânico * 0,30 – 2,00 A – 2 - 4 8 0,00 – 0,20 Solo orgânico * 0,20 – 2,00 A – 2 - 4 9 0,00 – 0,20 Solo orgânico * 0,20 – 2,00 A – 2 - 4 Quadro resumo de resultados de ensaio – sub-base Furo no Profundidade C.B.R (%) 1 0,20 – 2,00 30 2 0,30 – 2,00 18 3 0,20 – 2,00 20 4 0,30 – 2,00 35 5 0,30 – 2,00 30 6 0,30 – 2,00 38 7 0,30 – 2,00 35 8 0,20 – 2,00 30 9 0,20 – 2,00 36 A base será construída com produtos de britagem. Dimensionar o pavimento, para um valor N = 107 SOLUÇÃO (Ver outra folha) 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 155 a) Análise estatística dos valores de C.B.R. do subleito e sub-base, e do grau de compactação do subleito. C.B.R do Solo A – 6 (Subleito) X X X - X (X - X )2 9 12 3 9 12 - 0 0 12 - 0 0 12 - 0 0 15 - 3 9 14 - 2 4 12 - 0 9 10 - 2 4 12 - 0 0 10 - 2 4 15 - 3 9 133 39 C.B.R. do Solo A-7-6 (Subleito) X X X - X (X - X )2 4 4 0 0 3 - 1 1 5 - 1 1 3 - 1 1 3 - 1 1 4 - 0 0 5 - 1 1 5 - 1 1 4 - 0 0 5 - 1 1 3 - 1 1 44 8 Grau de compactação do Subleito X X X - X (X - X )2 100 102 2 4 102 - 0 0 100 - 2 4 104 - 2 4 103 - 1 1 103 - 1 1 101 - 1 1 100 - 2 4 105 - 3 9 102 - 0 0 99 - 3 9 1119 37 X = 11 133 = 12 = 10 39 = 1,98 Xmin = 12 - 11 98,129,1 = 11 CBR para projeto = 11% X = 11 44 = 4 = 10 8 = 0,90 Xmin = 4 - 11 90,029,1 = 4 CBR para projeto = 4% X = 11 1119 = 11 = 10 37 = 1,93 Xmin= 102 - 11 93,129,1 = 100 Grau mínimo de compactação do subleito = 100% 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 156 Jazida para Sub-base: C.B.R do Solo A – 2 – 4 X X X - X (X - X )2 30 30 0 0 18 - 12 144 20 - 10 100 35 - 5 25 30 - 0 0 38 - 8 64 35 - 5 25 30 - 0 0 36 - 6 36 272 394 Baseado nos Boletins de sondagem, nos quadros resumos de ensaios e na análise estatística, são apresentados, na Fig. 2, o perfil longitudinal e, na Fig. 3 as seções transversais de solos do subleito e, na Fig. 4 os perfis de solo da jazida de sub-base. É considerando as seções transversais de solos do subleito, que será feito o dimensionamento do pavimento a seguir: Estaca 0. A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe, apenas de 20 cm de solo A-6, com C.B.R. = 11%. O revestimento será de conc reto asfaltico com 7,5 cm de espessura e coeficiente estrutural KR = 2,0. A base tem um coeficiente estrutural KB = 1,00. A sub-base, tem coeficiente estrutural KS = 1,00; tendo em vista o solo A-6, que será considerado como um reforço virtual, o reforço tem coeficiente estrutural KRef = 1,00 e CBR = 11%. H20 = 27 cm H11 = 41 cm H4 = 73 cm e R = 7,5 cm RKR + BKB H20 2 x 7,5 + B 27 cm B = 12 cm B = 15 cm RKR + BKB + h20KS H11 2 x 7,5 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 41 cm h20 = 11 h20 = 15 cm RKR + BKB + h20KS + h11KRef+ H4 15 + 15 + 15 + h11 73 cm h11 = 28 cm Dispõe-se, no entanto, de apenas 20 cm do solo A-6, com CBR = 11% e o cálculo da espessura da sub-base deve ser refeito, considerando-se a existência dos 20 cm de solo A-6: 15 + 15 + h20 + 20 cm 73 cm h20 = 23 cm X = 9 272 = 30 = 8 394 = 7,05 Xmin = 30 – 2 x 9 05,729,1 = 24 CBR para projeto = 24% 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 157 Estaca 5 A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe de, apenas 30 cm de solo A-6, quando se necessita, como foi visto, de no mínimo 38 cm. Basta fazer o cálculo de espessura de sub-base, onde tem-se: R = 7,5 cm B = 15 cm 15 + 15 + h20 + 30 cm 73 cm h20 13 h20 = 15 cm Estaca 10 a 50 Dispõe-se de uma espessura de solo A-6 maior que necessária (28 cm), conforme foi calculada para a estaca 0. Assim, ter-se-á: R = 7,5 cm B = 15 cm h20 = 15 cm Têm-se, então, as espessuras de pavimento em todas as estacas onde foi levantada uma seção transversal de solos e o problema agora é adotar uma variação de espessura do lado da segurança e tendo em vista as condições do canteiro de obra. Organizam-se quadros como o seguinte: Estaca Revestimento (cm) Base (cm) Sub-base (cm) 0 a 5 5 a 10 10 a 50 7,5 7,5 7,5 15 15 15 23 15 15 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 158 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 159 6) Para um tráfego estimado, na faixa de projeto, de 109 repetições do eixo padrão de 80 kN, para período de projeto de 20 anos, o SETRAN (PA) estabeleceu a estrutura de pavimento asfaltico semi-rígido abaixo indicada como solução para parte do trecho Entroncamento-Marituba, cuja construção dá sinais de inicio de degradação (trincas no revestimento). Verifique se as camadas de tal pavimento atendem ao critério de projeto do DNER. Verificação segundo o método de dimensionamento do DNER: A) Revestimento: Tabela : N = 109 Espessura máxima 12,5 cm Como o revestimento foi construído com espessura de 15 cm > 12,5 cm , OK ! B) Camada de Base (Brita Graduada simples: K = 1,0) Ábaco: N = 109 e CBR = 20% H20 = 32 cm R . KR + B . KB H20 15 x 2,0 + B x 1,0 32 B 2 cm Como a Base foi construída com a espessura de 12 cm > 2 cm, OK ! C) Camada de Sub-base (Brita tratada com cimento: K = 1,7) Àbaco: N = 109 e CBR = 15% H15 = 40 cm 15 x 2 + 12 x 1,0 + h20 x 1,70 40 cm 30 + 12 + 17 x 1,70 = 71 cm > 40 cm , OK ! D) Camada de reforço: (Solo melhorado com cimento: K = 1,2) Àbaco: N = 10 9 e CBR = 6% H6 = 73 cm 15 x 2,0 + 12 x 1,0 + 17 x 1,7 + hRef x 1,2 73 cm 30 + 12 + 29 + 30 x 1,2 = 107 cm > 73 cm , OK ! Conclusão: As espessuras das camadas construídas estão de acordo com o método de projeto do DNER, não havendo, portanto, falhas estruturais para originar o aparecimento das trincas no revestimento, considerando que as camadas foram rigorosamente compactadas conforme o projeto. Revestimento: 15 cm de CBUQ Base: 12 cm de Brita Graduada Simples Sub-base: 17 cm de brita graduada tratada com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 6 MPa) Reforço do subleito: 30 cm de solo melhorado com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 2 MPa e CBR = 15%) Subleito: Solo com CBR = 6% 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 160 7 – Exercicios propostos 1) Um pavimento urbano será projetado de acordo com o critério do DNER para suportar um tráfego comercial que resulta em N = 2 x 105 repetições do eixo padrão. A via urbana já existente dispõe de uma camada de solo-brita sobre o subleito natural; tal camada de solo-brita deverá ser reaproveitada como sub-base, onde o material será revolvido, redistribuído e recompactado até atingir uma espessura de 20 cm e IS = 23%. O subleito possui IS = 4. Quais as espessuras do revestimento em concreto betuminosos; da base granular e do reforço (IS = 12) necessários para o pavimento local ? 2) O Volume de tráfego inicial Vo no sentido mais solicitado de uma via é de 800 veículos/dia. A análise dos dados mostrou que o crescimento anual de tráfego mantém-se na razão de 3 para 50. Pede-se: a) Calcular o volume total de tráfego (Vt). A vida útil do projeto é de 10 anos. b) o número equivalente de operações de eixo padrão (N), onde: FV= 3,8; FR = 1,2. 3) Conhecida a contagem de tráfego comercial abaixo, para um volume diário médio de 1.000 veículos; período de projeto 5 anos; taxa de crescimento linear anual estimada em 4% e a intensidade de chuvas da região = 900 mm, calcule o número equivalente de operações padrão para a rodovia. Considerar a predominância do tráfego num sentido da via igual a 60%. Eixo Simples (t) N o eixos VDM (%) FEO (f) VDMxf4 2 16,0 6 2 12,0 8 2 32,0 Eixo Tandem Duplo (t) 10 3 20,0 14 3 12,0 20 3 8,0 4) Um trecho de rodovia será dimensionado segundo o método do DNER. O no de operações de eixo padrão é igual a 2 x 106. O pavimento será constituído pelas camadas de revestimento; base, sub-base e reforço. Os materiais disponíveis para a sua construção são: - Solo do tipo A-4, areia silto-argilosa a ser extraído de uma área de empréstimo próximo a obra, com índice de grupo 7 e CBR = 12%. - Mistura de agregados usinado do tipo A-1a com CBR = 85%, a ser compactado com 100% da AASHTO intermediário. - Solo do tipo A-2-4, pedregulho arenoso siltoso com EA = 54% e CBR = 23%. - Pré-misturado a frio: agregado bem-graduado com CM - . - Solo do terreno de fundação, do tipo A-6, com CBR = 6% e IG = 7. Com base nas características apresentadas, pede-se: a) Selecione os materiais mais adequados para compor as camadas do pavimento; b) Determine os principais parâmetros dos materiais a serem usados no dimensionamento; c) Dimensione, pelo método do DNER, o pavimento. 5) Deve-se construir um pavimento asfaltico num trecho de 2,2 km. São conhecidos o IG e CBR dos solos do subleito (Tab. 1); Os dados da contagem de tráfego (Tab. 2), com predominância de 65% num sentido da via, e taxa de crescimento anual 5%; Dados de pluviometria anual da região (Tab. 3). Pede-se: a) O no equivalente de operações de eixo padrão (N). 6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 161 b) Dimensionar o pavimento pelo método do DNER, considerando um período de vida útil de 16 anos. - Revestimento: concreto betuminoso - Base: Pedregulho arenoso - Subbase: areia siltosa bem graduada (CBR = 22%) - Reforço: areia silto argilosa (CBR: 10%) - Tabela 1- Solo do subleito Tabela 2 – Contagem de Tráfego IG 10 16 8 15 Eixo Simples, t N o Eixos VDM CBR, % 7 5 10 8 2 2 100 4 2 80 Tabela 3 - Pluviometria 5 2 56 Meses h (mm) FR 6 2 130 3 820 EixoTandem Duplo, t 2 1.010 6 2 40 4 580 10 2 76 3 1.300 12 3 122 18 3 84 Eixo Tandem Triplo, t 22 2 12
Compartilhar