Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Professor: Cláudio Milfont Notas de aula: Projeto de estradas – 8º período noite Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Camadas de reforço, sub-base e base Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Camadas de reforço, sub-base e base Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Nomenclatura da seção transversal A nomenclatura descrita a seguir refere-se às camadas e aos componentes principais que aparecem numa seção típica de pavimentos flexíveis e rígidos. Sub-leito: É o terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento. Deve ser considerado e estudado até as profundidades em que atuam significativamente as cargas impostas pelo tráfego (de 0,60 a 1,50 m de profundidade). Se o CBR do sub-leito for <2% , ele deve ser substituído por um material melhor, (2%≤CBR≤20) até pelo menos 1,0m. Se o CBR do material do sub -leito for ≥ 20% , pode ser usado como sub -base. Leito: É a superfície do sub-leito (em área) obtida pela terraplanagem ou obra de arte e conformada ao greide e seção transversal. Regularização do sub-leito (nivelamento): É a operação destinada a conformar o leito, transversal e longitudinalmente. Poderá ou não existir, dependendo das condições do leito. Compreende cortes ou aterros até 20 cm de espessura. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont CAMADAS Uma seção transversal típica de um pavimento — com todas as camadas possíveis - consta de uma fundação, o subleito, e de camadas com espessuras e materiais determinados por um dos inúmeros métodos de dimensionamento. SUBLEITO É o terreno de fundação do pavimento. Se a terraplenagem é recente, o subleito deverá apresentar as características geométricas definitivas. No caso de uma estrada de terra já em uso há algum tempo e que se pretende pavimentar, o subleito apresenta superfície irregular devido ao próprio uso e aos serviços de conservação. Em qualquer caso do semi-espaço infinito, apenas a camada próxima da superfície é considerada subleito, pois, à medida que se aprofunda no maciço, as pressões exercidas são reduzidas a ponto de serem consideradas desprezíveis. Os bulbos de pressão são construídos com curvas que representam percentuais da pressão de contato e decrescentes com o aumento da profundidade. Geralmente as sondagens para amostragem de materiais destinados ao subleito de um pavimento são aprofundadas até três metros abaixo da superfície, consíderando-se como fundação efetiva a camada com um a um e meio metros, aproximadamente. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Nos métodos de dimensionamento de pavimentos, a resistência do subleito é tomada de modo variável de método para método. Assim, por exemplo, no método CBR, a resistência do subleito é dada em porcentagem e é obtida num ensaio de laboratório em que se mede a resistência à penetração de um pistão numa amostra do solo do subleito, relacionando essa resistência à penetração, com a resistência oferecida por um material considerado padrão, ao qual se atribui um CBR = 100%. No método de Francís Hveem, essa resistência é determinada num ensaio triaxial, realizado num aparelho próprio denominado Estabílômetro de Hveem. No método do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem-DNER essa resistência é a média aritmética entre o CBR e outro índice — derivado do índice de Grupo — que é função dos resultados dos ensaios de caracterização do solo do subleito, e assim por diante. REGULARIZAÇÃO É a camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e destinada a conformá-lo, transversal e longitudinalmente com o projeto. REFORÇO DO SUBLEITO 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. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Além do mais, se o reforço do subleito deve ser considerado camada do pavimento ou da fundação é um problema que não afeta a espessura total do pavimento, pois as diversas camadas devem ter capacidade de suporte para receber os esforços transmitidos através das camadas superiores. Em conclusão, o reforço do subleito poderia ser considerado indistintamente camada suplementar do subleito ou camada complementar da sub-base. 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 pavimento 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. BASE 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. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont REVESTIMENTO Também chamado de capa de rolamento ou, simplesmente, capa. 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. No dimensionamento dos pavimentos, serão fixadas as camadas que devem ser construídas, sendo lógico que subleitos de boa qualidade exigem pavimentos menos espessos e, em conseqüência, poderão dispensar a construção de camadas como reforço ou sub-base. Sendo o revestimento a camada mais nobre do pavimento, é evidente que a adoção da espessura não pode servir como medida que venha a reduzir sua resistência, pois representa uma parte do pavimento que é constituída de material mais apto a garantir eficiência no seu comportamento. Dessa maneira, nenhum problema técnico deve ser proveniente do fato de fixar-se a espessura do revestimento para, em seguida, calcular as espessuras das demais camadas. O problema a ser examinado e resolvido é, sim, econômico, pois, sendo o revestimento a camada de maior custo unitário, com grande margem de diferença em relação às demais camadas, é necessário todo o cuidado na fixação de sua espessura e, conseqüentemente, do volume de cada quilômetro de pista. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Aspectos funcionais do pavimento Quando o pavimento é solicitado por uma carga de veículo Q, que se desloca com uma velocidade V, recebe uma tensão vertical σo (de compressão) e uma tensão horizontal Ƭo (de cisalhamento), conforme figura abaixo. As variadas camadas componentes da estrutura do pavimento também terão a função de diluir a tensão vertical aplicada na superfície, de tal forma que o sub - leito receba uma parcela bem menor desta tensão superficial (p1). A tensão horizontal aplicada na superfície exige que esta tenha uma coesão mínima. Figura: Cargas no Pavimento (SANTANA, 1993) Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Classificação dos pavimentos Essencialmente pode-se classificar a estrutura de um pavimento em: Pavimentos flexíveis: São aqueles constituídos por camadas que não trabalhamà tração. Normalmente são constituídos de revestimento betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares. A capacidade de suporte é função das características de distribuição de cargas por um sistema de camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se mais próximas da carga aplicada. Um exemplo de uma seção típica pode ser visto na figura ao lado. No dimensionamento tradicional são consideradas as características geotécnicas dos materiais a serem usados, e a definição da espessura das várias camadas depende do valor da CBR e do mínimo de solicitação de um eixo padrão(8,2 ton.). Figura: Seção Transversal Típica de Pavimento Flexível Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Pavimentos rígidos: São constituídos por camadas que trabalham essencialmente à tração. Seu dimensionamento é baseado nas propriedades resistentes de placas de concreto de cimento Portland, as quais são apoiadas em uma camada de transição, a sub-base. A determinação da espessura é conseguida a partir da resistência à tração do concreto e são feitas considerações em relação à fadiga, coeficiente de reação do sub-leito e cargas aplicadas. São pouco deformáveis com uma vida útil maior. O dimensionamento do pavimento flexível é comandado pela resistência do sub-leito e do pavimento rígido pela resistência do próprio pavimento. Seção característica pode ser visto na figura abaixo. Figura: Seção Transversal Típica de Pavimento Rígido Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Pavimentos semi-rígidos (semi-flexíveis): Situação intermediária entre os pavimentos rígidos e flexíveis. É o caso das misturas solo-cimento, solo-cal, solo- betume dentre outras, que apresentam razoável resistência à tração. Para (MEDINA, 1997), consideram-se tradicionalmente duas categorias de pavimentos: - Pavimento flexível: constituído por um revestimento betuminoso sobre uma base granular ou de solo estabilizado granulometricamente. - Pavimento rígido: construído por placas de concreto (raramente é armado) assentes sobre o solo de fundação ou Sub-base intermediária. Quando se tem uma base cimentada sob o revestimento betuminoso, o pavimento é dito semi-rígido. O pavimento reforçado de concreto asfáltico sobre placa de concreto é considerado como pavimento composto. Segundo MEDINA (1997), perde-se o sentido a definição das camadas quanto às suas funções específicas e distintas umas das outras, à medida que se passou a analisar o pavimento como um sistema de camadas e a calcular as tensões e deformações. A partir daí começou-se a considerar a absorção dos esforços de tração pelas camadas de rigidez como o concreto asfáltico. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Ainda, segundo MEDINA (1997), “A mecânica dos pavimentos é uma disciplina da engenharia civil que estuda os pavimentos como sistemas em camadas e sujeitos a cargas dos veículos. Faz-se o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos, conhecidos os parâmetros de deformabilidade, geralmente com a utilização de programas de computação. Verifica-se o número de aplicações de carga que leva o revestimento asfáltico ou a camada cimentada à ruptura por fadiga” (figura) Figura: Tensões no pavimento (MEDINA, 1997) Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Neste item será estudado o dimensionamento de pavimentos flexíveis. Será abordado o método de dimensionamento adotado pelo DNER (DNIT) denominado método do Engenheiro Murilo Lopes de Souza. Todo o procedimento de dimensionamento aqui apresentado foi retirado do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996), tendo sido modificado apenas a numeração dos itens para adaptação a estas notas de aula. As cargas rodoviárias As cargas dos veículos são transmitidas ao pavimento através das rodas dos pneumáticos. Para efeito de dimensionamento de pavimentos o tráfego de veículos comerciais (caminhões, ônibus) é de fundamental importância. No projeto geométrico são considerados tanto o tráfego de veículos comerciais quanto o tráfego de veículos de passageiros (carro de passeio), constituindo assim o tráfego total. a) Os eixos As rodas dos pneumáticos (simples ou duplas) são acopladas aos eixos, que podem ser classificadas da seguinte forma: Eixos Simples: Um conjunto de duas ou mais rodas, cujos centros estão em um plano transversal vertical ou podem ser incluídos entre dois planos transversais verticais, distantes de 100 cm, que se estendam por toda a largura do veículo. Pode-se ainda definir: EIXO SIMPLES DE RODAS SIMPLES: com duas rodas, uma em cada extremidade (2 pneus); E EIXOS SIMPLES DE RODAS DUPLAS: com quatro rodas, sendo duas em cada extremidade (4 pneus). Dimensionamento do Pavimento Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Eixos Tandem: Quando dois ou mais eixos consecutivos, cujos centros estão distantes de 100 cm a 240 cm e ligados a um dispositivo de suspensão que distribui a carga igualmente entre os eixos (balancin). O conjunto de eixos constitui um eixo tandem. Pode-se ainda definir: EIXO TANDEM DUPLO: com dois eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (8 pneus). Nos fabricantes nacionais o espaçamento médio de 1,36 m; EIXO TANDEM TRIPLO: com três eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (12 pneus). Exemplos de Eixos Simples (a) e Tandem duplo (b) Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont b) Os veículos No Brasil os veículos comerciais devem obedecer a certos limites e as cargas por eixo não podem ser superiores a determinados valores, segundo a legislação em vigor. Quem regulamenta estes limites para as cargas máximas legais é a chamada lei da balança. Segundo NEVES (2002) esta lei tem o número original 5-105 de 21/09/66 do CNT (Código Nacional de Trânsito), que depois foi alterada por: - Decreto Nº 62.127 de 16/10/68; - Com modificações introduzidas pelo Decreto Nº 98.933 de 07/02/90; - Lei Nº 7.408 de 25/01/85, que fixava uma tolerância máxima de 5%. Código de Trânsito Brasileiro através da Lei No 9.043 de 23/09/97 e da Resolução No 12 de 6/12/98 do CONTRAN regulamentou as seguintes cargas máximas legais no Brasil: Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont O dimensionamento do pavimento é feito com base na carga máxima legal. Ainda pose-se encontrar as seguintes limitações: - Peso bruto por eixo isolado: 10 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 4 pneus e 5 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 2 pneus. - Peso bruto por conjunto de 2 eixos tandem de 17 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m. - Peso bruto por conjunto de 2 eixos não em tandem de 15 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m. - Peso bruto total por veículo ou combinação de veículo de 40 ton. Nenhuma combinação poderá ter mais de 2 unidades. Se a distância entre dois planos paralelos contenham os centros das rodas de dois eixos adjacentes for inferior a 1,20m, a carga transmitida ao pavimento por esses dois eixos em conjunto não poderá ser superior a 10 ton. Se a distância for superior a 2,40m, cada eixo será considerado como se fosse isolado e poderá transmitir ao pavimento 10 ton de carga. Para o DNER, os veículos podem ser classificados em veículos leves e veículos de carga ou comerciais. Segundo NEVES (2002) os veículos são assim denominados: Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Veículos leves: CARRO DE PASSEIO, automóveis e utilitários leves (Kombi, Pick-up), todos com dois eixos e apenas rodas simples com dois pneumáticos por eixo (total de 4 pneus). Dividem-se em duas subclasses: Automóveis e Utilitários (furgões, Kombi e Pick-up). CAMINHÃOLEVE (2C-Leve): inclui caminhonetes e caminhões leves com dois eixos, sendo o dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas, 6 pneus, (tipo 608, F 4000, etc.), além de veículos de camping leves; Veículos de carga ou comerciais: ÔNIBUS, para transporte de passageiros, compreendendo: - Ônibus Urbano e Ônibus de Viagem (similar ao Caminhão 2C), com dois eixos: o dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas (6 pneus); - Tribus: ônibus com três eixos (similar ao Caminhão 3C), com eixo dianteiro de rodas simples e traseiro especial, compreendendo conjunto de um eixo de rodas duplas e outro de rodas simples (8 pneus). Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont CAMINHÃO DE DOIS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (2C-Pesado): esta categoria inclui os caminhões basculantes, de carroceria, baú e tanque, veículos de camping e de recreação, veículos moradia, etc, tendo dois eixos com rodas simples no dianteiro e rodas duplas na traseira (6 pneus); CAMINHÃO DE TRÊS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (3C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham três eixos. Esta categoria inclui caminhões betoneira, caminhões basculantes pesados, caminhões de carroceria e baús longos, etc, tendo três eixos: dianteiro de rodas simples e traseiros (tandem duplo ou não) de rodas duplas (10 pneus); CAMINHÃO DE QUATRO EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (4C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham quatro eixos (geralmente basculantes de minérios): eixo dianteiro de rodas simples e traseiro (tandem) de rodas duplas (14 pneus). Raro. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Caminhões com semi-reboques (carretas): CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE COM TRÊS EIXOS (2S1): veículos com três eixos, formados por duas unidades, sendo que uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com eixo (10 pneus). CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM QUATRO EIXOS (2S2): veículos com quatro eixos, consistindo de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 14 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (2S3): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 18 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (3S2): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro duplo), e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 18 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM SEIS EIXOS (3S3): veículos com seis eixos, constituídos de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro tandem duplo), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 22 pneus; Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Caminhões com reboques (“Romeu e Julieta” ou “TREMINHÃO”): CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM CINCO EIXOS OU MENOS (2C2/2C3/3C2): veículos com cinco eixos ou menos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a unidade motora, com várias configurações; CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SEIS EIXOS (3C3): veículos de seis eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a motora, em várias configurações; CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SETE EIXOS OU MAIS (3C4): veículos com sete ou mais eixos, constituídos por duas unidades ou mais, uma das quais é a motora; Caminhões especiais: BITREM (3S2S2): unidade tratora e 2 semi-reboques, com 4 conjuntos de eixos (7 eixos individuais); TRITREM (3S2S2S2): unidade tratora e 3 semi-reboques, com 5 conjuntos de eixos (9 eixos individuais); RODO-TREM (3S2C4): unidade tratora e 1 semi-reboque, e um reboque, com total de 5 conjuntos de eixos (9 eixos individuais). CAMINHÕES COM SEMI-REBOQUE DE VÁRIOS EIXOS - para grandes cargas; SEMI-REBOQUE 3 S 1 - Raro. Outros: MOTOCICLETAS, TRICICLOS, BICICLETAS, CARROÇAS, ETC. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Tipos de Veículos e Carga Máxima Legal (NEVES, 2002) Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont c) Área de contato entre pneumático e pavimento Quando os pneus são novos a área de contado é elíptica, tornando-se velhos a área toma o formato retangular. Pode ser expressa da seguinte forma: A = P / K.p onde A Área de contato P Carga atuando sobre pneumático p Pressão de enchimento do pneumático k Fator que leva em consideração a rigidez do pneu (1 a 1,3) d) - O tráfego rodoviário No estudo do tráfego rodoviário são comuns as seguintes definições: Volume de tráfego: Número de veículos que passa em um ponto da rodovia, emdeterminado intervalo de tempo: hora, dia, mês, ano. Volume médio diário (Vm ou VMD): Número de veículos que circulam em uma estrada durante um ano, dividido pelo número de dias do ano Volume diário de tráfego Capacidade de tráfego de uma faixa: Número máximo de veículos de passageiros que podem passar por hora na faixa de tráfego. Para o dimensionamento do pavimento os dois primeiro são mais importantes. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont e) Crescimento do tráfego O projeto de um pavimento é feito para um período de tempo, denominado período “P”, expresso em anos. No início do período “P” admite-se um volume inicial de veículos denominado “Vo”. Durante o decorrer do período de utilização da rodovia o volume de veículos tenderá a aumentar, aparecendo daí as denominações de tráfego Atual, tráfego Desviado e tráfego Gerado. No final do período “P” o volume final de veículos é chamado de tráfego final, designado pelo termo “Vt”. O crescimento do tráfego durante o período de utilização da rodovia poderá ser previsto através projeções matemáticas, que são baseadas no volume de veículo inicial, período de projeto, taxa de crescimento anual, dentre outros. f) O conceito de eixo padrão rodoviário Como em uma rodovia trafegam vários tipos de veículos com variadas cargas em cada eixo foi necessário introduzir o conceito de Eixo Padrão Rodoviário. Este eixo é um eixo simples de rodas duplas com as seguintes características: Carga por Eixo (P): 18 Kips = 18.000 lb = 8.165 Kgf = 8,2 tf = 80 KN Carga por roda (P/4): 4,5 Kips = 4.500 lb = 2.041 Kgf = 2,04 tf = 20 KN Pressão de Enchimento dos Pneus (p): 80 lb/Pol2 = 5,6 Kgf/cm2 Pressão de Contato Pneu-Pavimento (q): 5,6 Kgf/cm2 Raio da Área de Contato Pneu-Pavimento (r): 10,8 cm Afastamento entre Pneus por Roda (s): 32,4 cm Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont g) Estudo do tráfego Para efeito de dimensionamento de pavimentos, existem dois parâmetros de grande interesse: Número de eixos que solicitam o pavimento durante o período de projeto → “n” n = Vt x FE Onde: FE → Fator de Eixo: É o número que multiplicado pela quantidade de veículos dá o número de eixos. É calculado por amostragem representativa do trafego em questão, ou seja: FE = namost/Vtamost Número “N” Representa o número de repetições de carga equivalente a um eixo de 8,2 ton tomado como padrão (Eixo Padrão Rodoviário). Este é o parâmetro de maior importância na maioria dos métodos e processos de dimensionamento de pavimentos. É definido da seguinte maneira: N = n x FC Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Sendo FC (Fator de carga) o número que multiplicado pelo número de eixos dá o número equivalente de eixos padrão. É conseguido através de gráficos específicos e é função da valor da carga de eixo (simples, tandem duplo, tandem triplo). A Figura seguinte, dá os fatores de equivalência de operação entre eixos simples e "tandem", com diferentes cargas e o eixo simples padrão com carga de 8,2t (18.000 lbs). O valor a ser adotado em projeto é dado pela seguinte expressão: Onde: Pj→ Porcentagem com que incidem cada categoria de veículos “j”FCj→ Fator de carga para cada categoria de veículo “j” Conclusão n = Vt x FE (1) N = n x FC (2) (1) em (2) N = Vt x FE x FC N = 365 x P x Vm x FE x FC Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Fatores de equivalência de Operações Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Dimensionamento de pavimentos flexíveis (método do DNIT) O método tem como base o trabalho "Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume", da autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército dos E.E.U.U. e conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHTO. Relativamente aos materiais integrantes do pavimento, são adotados coeficientes de equivalência estrutural tomando por base os resultados obtidos na Pista Experimental da AASHTO, com modificações julgadas oportunas. O subleito A Capacidade de Suporte do subleito e dos materiais constituintes dos pavimentos é feita pelo CBR, adotando-se o método de ensaio preconizado pelo DNER, em corpos-de-prova indeformados ou moldados em laboratório para as condições de massa específica aparente e umidade especificada para o serviço. O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas de acordo com os valores fixados nas "Especificações Gerais", recomendando-se que, em nenhum caso, o grau de compactação deve ser inferior a 100%. Os materiais do subleito devem apresentar uma expansão, medida no ensaio C.B.R., menor ou igual a 2% e um C.B.R. ≥ 2%. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Classificação dos materiais empregados no pavimento. a) Materiais para reforço do subleito, os que apresentam: C.B.R. maior que o do subleito Expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10 lb) b) Materiais para sub -base, os que apresentam: C.B.R. ≥ 20% I.G. = 0 Expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10 lb) c) Materiais para base, os que apresentam: C.B.R. ≥ 80% Expansão ≤ 0,5% (medida com sobrecarga de 10 lb) Limite de liquidez ≤ 25% Índice de plasticidade ≤ 6% Caso o limite de liquidez seja superior a 25% e/ou índice de plasticidade seja superior a 6; o material pode ser empregado em base (satisfeitas as demais condições), desde que o equivalente de areia seja superior a 30. Para um número de repetições do eixo -padrão, durante o período do projeto N ≤ 5x106, podem ser empregados materiais com C.B.R. ≥ 60% e as faixas granulométricas E e F já citadas. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Os materiais para base granular devem ser enquadrar numa das seguintes faixas granulométricas: A fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles igual ou inferior a 50. Pode ser aceito um valor de desgaste maior, desde que haja experiência no uso do material. Em casos especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da durabilidade da fração graúda. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Para o caso de materiais lateríticos, as "Especificações Gerais" fixarão valores para expansão, índices de consistência, granulometria e durabilidade da fração graúda. O tráfego O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como padrão, durante o período de projeto escolhido. Fator climático regional Para levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos materiais) o número equivalente de operações do eixo- padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.) que, na pista experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasião em que prevalecem baixos teores de umidade) a 5,0 (ocasiões em que os materiais estão praticamente saturados). É possível que, estes coeficientes sejam diferentes, em função da diferença de sensibilidade à variação do número N; é possível, ainda, pensar-se num fator climático que afetaria a espessura do pavimento (em vez do número N), e que seria, ao mesmo tempo, função desta espessura. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont O coeficiente final a adotar é uma média ponderada dos diferentes coeficientes sazonais, levando-se em conta o espaço de tempo em que ocorrem. Parece mais apropriado a adoção de um coeficiente, quando se toma, para projeto, um valor C.B.R compreendido entre o que se obtém antes e o que se obtém depois da embebição, isto é, um valor correspondente à umidade de equilíbrio. Tem-se adotado um FR = 1,0 face aos resultados de pesquisas desenvolvidas no IPR/DNER. Coeficiente de equivalência estrutural São os seguintes os coeficientes de equivalência estrutural para os diferentes materiais constitutivos do pavimento: Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Espessura mínima de revestimento A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, quer se trate de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas, visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas observações efetuadas. No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma coesão, pelo menos aparentes, seja devido à capilaridade ou a entrosamento de partículas. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS Terminologia das bases Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Macadame Hidráulico Sua execução consiste no espalhamento de uma camada de brita de graduação aberta que é compactada para a redução dos espaços vazios. Em seguida espalha-se uma camada de pó de pedra sobre esta camada com a fi nalidade de promover o preenchimento dos espaços vazios deixados pela brita. Para facilitar a penetração do material de preenchimento, molha-se o pó de pedra (também pode ser usado solo de granulometria e plasticidade apropriado) e promove-se outra compactação. Esta operação é repetida até todos os vazios serem preenchidos pelo pó de pedra. Este tipo de procedimento foi substituído pela pedra britada, que já vem preparada da usina. (figuras). Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Macadame Betuminoso O macadame betuminoso por penetração consiste do espalhamento do agregado, de tamanho e quantidades especificadas, nivelamento e compactação. Em seguida é espalhado o material betuminoso que penetra nos vazios da agregado, desempenhando a função de ligante. Todas estas operações são executadas na própria pista. A base feita por meio de macadame betuminoso é chamada de “base negra”. São os revestimentos betuminosos por penetração direta que consiste no espalhamento e compressão de uma camada de brita de granulometria apropriada seguida de aplicação do material betuminoso. O material betuminoso penetra nos vazios do agregado e um novo espalhamento de brita é feito, para preenchimento dos vazios superficiais, seguido de nova compressão. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Solo-Cimento É uma mistura de solo, cimento Portland e água, devidamente compactada, resultando um material duro, cimentado e de elevada rigidez à flexão. A porcentagem de cimento varia de 5 a 13% e depende do tipo de solo utilizado. Solos argilosos exigem porcentagens maiores de cimento. O resultado da dosagem é a definição da quantidade de solo, cimento e água de modo que a mistura apresente características adequadas de resistência e durabilidade. A dosagem requer a realização de alguns ensaios de laboratório, sendo a resistência à compressão axial o parâmetro mais utilizado.Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Propriedades mecânicas das misturas asfálticas A caracterização de materiais de pavimentação é uma tarefa complexa em virtude das propriedades desses materiais dependerem de diversos fatores, entre eles: meio ambiente, magnitude, tempo de aplicação e freqüência das cargas dos veículos, e estado de tensões. No caso das misturas asfálticas, o envelhecimento gradativo devido à oxidação do ligante aumenta a complexidade, já que é difícil a simulação desse fenômeno em laboratório para a devida caracterização do material. Diante disso, a caracterização das misturas requer um balanço apropriado entre rigor e praticidade, uma vez que nem todas as variáveis podem ser consideradas simultaneamente, pelo menos não no estágio atual de conhecimento. Privilegiam-se então os aspectos considerados de maior relevância para previsão do comportamento das misturas asfálticas em campo. Observa-se, principalmente a partir da década de 1970, maior utilização de métodos de dimensionamento de pavimentos que buscam compatibilizar as ações solicitantes do tráfego com a capacidade dos materiais por meio da análise estrutural de sistemas em camadas (Yoder e Witczak, 1975; Huang, 1993, 2003; Medina, 1997). Para a solução de problemas estruturais, por métodos numéricos ou analíticos, é necessário que se definam basicamente: a geometria do problema, as condições de contorno (carga e deslocamento) e as propriedades dos materiais, geralmente determinadas em laboratório (Allen e Haisler, 1985). Os modelos constitutivos comumente adotados na análise estrutural de pavimentos asfálticos são: (i) elástico linear para a camada de revestimento, e (ii) elástico não-linear para as camadas subjacentes. Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont Numa abordagem mecanística, os resultados da análise estrutural dos pavimentos– tensões, deformações e deslocamentos – são comparados com critérios de dimensionamento predefinidos de modo a evitar os principais tipos de defeitos, principalmente trincamento por fadiga e deformação permanente (no Brasil não há maiores preocupações com trincamento térmico). Esses critérios podem ser estabelecidos a partir de valores limites de resistência dos materiais (Motta, 1991; Benevides, 2000). No caso de misturas, resultados do ensaio de vida de fadiga têm sido usados com freqüência como critério de dimensionamento (Pinto, 1991). As cargas usadas nesse ensaio, por sua vez, são determinadas em função de outro ensaio limite, o de resistência à tração estática, comumente realizado de forma indireta devido à maior simplicidade. Por possuir um modo de falha definido, ele também tem sido usado como parâmetro de controle na dosagem de misturas, em substituição à estabilidade Marshall. Além da vida de fadiga, é importante a caracterização das misturas de modo a evitar deformações permanentes. Ensaios de simulação de tráfego em laboratório têm sido usados para este fim geralmente utilizando corpos-de- prova prismáticos. Para os laboratórios que não dispõem desses equipamentos, um ensaio de realização simples é o de creep, que possibilita ainda a determinação de propriedades viscoelásticas das misturas (Souza e Soares, 2003). A importância dessas propriedades é permitir a caracterização do comportamento estrutural em função do tempo e da taxa de aplicação de carga (ou deslocamento) (Schapery, 1969, 1974; Christensen, 1982). Notas de aula - Professor: Cláudio Milfont REVESTIMENTOS Revestimento é a camada do pavimento destinada a receber diretamente a ação do tráfego, devendo ser, tanto quanto possível, impermeável, resistente ao desgaste e suave ao rolamento. Também chamada CAPA ou camada de desgaste.
Compartilhar