dimensionamento pavimentos dnit parte 1

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MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 
INFRAESTRUTURA 
Fontes: Introdução aos Métodos de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis; Manual de Técnicas de 
Pavimentação W.de Senço – Manual de Pavimentação DNIT 
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PAVIMENTAÇÃO: 
 
É uma estrutura constituída por camadas sobrepostas, construídas sobre a terraplenagem, que 
possuem espessuras e materiais determinadas por um dos inúmeros métodos de 
dimensionamento e que exercem a função de fundação. 
 
Funções: 
• Resistir e distribuir de forma conveniente as solicitações de carga e esforços de carga 
vindas do tráfego para as camadas do subleito; 
• Resistir a esforços horizontais ( desgaste) e tornar durável a superfície de rolamento; 
• Proporcionar melhores condições de comodidade e segurança ao usuário; 
• Resistir a intempéries e proteger as camadas inferiores da ação da água; 
 
Requisitos 
Resistir ação das intempéries: água, chuva e sol; 
Estabilidade; 
Resistir a esforços verticais, horizontais, frenagem e aceleração ; 
Durabilidade; 
Regularidade longitudinal e transversal; 
 
Finalidade do dimensionamento estrutural de pavimentos: 
 
Determinar as espessuras das camadas; 
Subsidiar a decisão quanto ao tipo de pavimento a ser executado; 
Definir os materiais constituintes; 
Elaborar as especificações técnicas dos materiais e camadas que compõem a estrutura. 
 
Elementos do Projeto de Pavimentação: 
 
Estudos de viabilidade técnico-econômica; 
Determinação das espessuras das camadas; 
Indicação e especificação dos materiais a serem utilizados; 
Projeto de Drenagem profunda e superficial 
 
Algumas considerações sobre a Pavimentação: 
 
Seu dimensionamento depende das cargas de rodas provenientes do tráfego; 
É necessária a especificação do material a ser utilizado nas camadas que compõem a 
estrutura; 
As condições climáticas influenciam no dimensionamento dos pavimentos; 
O pavimento deve ter boas condições de drenagem; 
O grau de compactação tem grande influencia no comportamento do pavimento: quanto 
maior o grau de compactação de um solo, maior resistência ele apresenta à 
deformação. 
o solos granulares : essa regra é rigorosamente válida, 
o solos argilosos: um excesso de compactação pode resultar em maior 
deformação, 
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A escolha de equipamento adequado ao tipo de solo e espessura da camada dará ao 
solo a compactação conveniente. 
A velocidade de aplicação das cargas também pode ter influencia no comportamento do 
pavimento; 
A manutenção do pavimento é importante para seu comportamento; 
O nível de serviço que solicita o pavimento influi em seu comportamento, ( está ligado a 
Constancia de manobras com mudanças de direção e varia ao e variações em amplos 
limites de velocidade; 
 
Então: 
 
- O dimensionamento do Pavimento depende: 
Condições do subleito, 
o resistência 
o textura, 
o estrutura, 
o composição; 
o velocidade de carregamento; 
o grau de confinamento. 
 
Propriedades das misturas constituintes; 
o local; 
o clima, variações de temperatura 
o vegetação; 
o pluviometria; 
o topografia; 
Condições climáticas e ambientais; 
Características do tráfego. 
o tipo, composição e distribuição das cargas; 
o número de solicitação; 
 
O projeto de um pavimento envolve duas fases distintas, que são interrelacionadas: 
 
(a) a fase do projeto da mistura ou das misturas e que constitui o que se chama de "dosagem"; 
(b) a fase de projeto estrutural, também chamada de "dimensionamento". 
 
Estudos Preliminares 
Anteprojeto 
Projeto Básico 
Projeto Executivo 
 
Para elaboração do projeto, se faz necessário: 
 
Estudo de tráfego; 
Estudo do subleito; 
Pesquisa sobre materiais a serem utilizados nas camadas. 
 
Classificação dos pavimentos quanto á função estrutural: 
 
Pavimentos flexíveis 
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Pavimentos rígidos 
 
Pavimentos flexíveis: 
 
São aqueles em que as Deformações, até um certo limite, não levam ao rompimento. 
 
São dimensionados normalmente à compressão; 
As camadas não trabalham à tração; 
Compostos por várias camadas que trabalham em conjunto, absorvendo parte das 
solicitações e transmitindo o restante às camadas de níveis inferiores; 
São revestidos com materiais betuminosos ou asfálticos; 
Tem menor custo inicial; 
Adaptam-se a eventuais recalques do subleito, pois deformam sob a ação das cargas 
Rapidez de execução e liberação ao tráfego; 
Reparações fáceis e rápidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Camadas do Pavimento 
 
Subleito: É o solo natural, terreno de fundação do pavimento. 
• Regularização do subleito 
o Camada com espessura variável, executada quando se faz necessária a 
preparação do subleito da estrada, para conformá-lo , transversal e 
longitudinalmente, com o projeto 
o Pode não ser necessária em alguns trechos 
o Sempre que possível deve ser executada em aterro, evitando-se: 
• Cortes difíceis com a retirada de material já compactado pelo tráfego 
existente; 
• A substituição de uma camada compactada naturalmente. 
Reforço do subleito 
o Camada com espessura constante, executada quando o subleito possui 
baixa capacidade de suporte 
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o Pode ser utilizado para redução da espessura da sub-base; 
o Possui características técnicas superiores ao material do subleito original e 
inferiores ao material que vier acima 
Sub-base; 
o Camada complementar à base, com espessura variável, executada quando 
por motivos técnicos ou financeiros não for possível construir somente a 
camada de base sobre a regularização ou reforço ou subleito; 
o Pode ser utilizada para reduzir a espessura da base 
o Exerce as mesmas funções da base, sendo complementar a esta; 
o Tem como funções básicas resistir às cargas transmitidas pela base, drenar 
infiltrações e controlar a ascensão capilar da água, quando for o caso. 
Base 
o É a camada estruturalmente mais importante do pavimento. 
o Sua capacidade estrutural é dada pelas propriedades de resistência e rigidez 
de cada material nela empregado; 
o Tem como função resistir e distribuir os esforços provenientes da ação do 
tráfego, atenuando a transmissão destes esforços às camadas subjacentes. 
o Geralmente é construída com materiais estabilizados granulometricamente 
ou quimicamente, através do uso de aditivos (cal, cimento, betume etc) 
 
Revestimento ( capa de rolamento ou capa ) 
o Melhora a superfície de rolamento quanto às condições de conforto e 
segurança, além de resistir ao desgaste; 
o Recebe diretamente a ação do tráfego; 
o Camada tanto quanto possível impermeável; 
o Constituído por uma combinação de agregado mineral e material 
betuminoso; 
o Em todos os métodos de dimensionamento de pavimento, a espessura do 
revestimento é adotada, em função de critérios técnicos ou em função do 
tráfego. Para vias simples( duas faixas ) adota-se habitualmente espessuras 
entre 3 e 5 cm. Para auto estradas chega-se a espessuras entre 7,5 e 
10,0cm. 
 
Pavimentos rígidos: 
 
São aqueles pouco deformáveis, constituídos basicamente por placas de concreto de Cimento 
Portland (CCP) que praticamente absorve toda a solicitação, distribuindo-a emuma grande 
área. 
As placas trabalham essencialmente ä tração; 
Rompem por tração quando sujeitos à flexão; 
Eventualmente podem ser reforçados por telas ou barras de aço, que são utilizadas 
para aumentar o espaçamento entre as juntas usado geralmente ou promover reforço 
estrutural. 
Podem frequentemente atender adequadamente de 20 a 40 anos, com quase nenhuma 
manutenção. 
Mais frequentes em áreas de tráfego urbanas e de maior intensidade 
São pouco deformáveis com uma vida útil maior. 
 
Camadas do Pavimento: 
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Subleito: É o solo natural, terreno de fundação do pavimento. 
• Regularização do subleito ( Se necessário) 
• Reforço do subleito( Se necessário) 
• Sub-base; 
 
Métodos de Dimensionamento: 
 
PCA ( 1966 ) 
• Fundação: CBR 
• Tráfego 
• Resistência do Concreto. 
AASHTO ( 1993) 
 
 
 
 
MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 
Principais parâmetros e grandezas utilizadas no dimensionamento: 
a) A carga de roda sobre a estrutura. 
b) A pressão de contato sobre a estrutura. 
Quanto melhor a qualidade dos materiais de base, menor pressão é exercida sobre o 
subleito 
c) As especificações dos materiais que irão compor as camadas do pavimento. 
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O material de Base deverá ser mais nobre que o da sub-base, que deverá ser mais nobre 
que o do reforço do subleito. 
d) As condições climáticas 
Maiores precipitações pluviométricas e maiores variações anuais de temperatura exigem 
cuidados especiais para manutenção das propriedades que levaram à escolha dos 
materiais. 
e) O sistema de Drenagem no pavimento. 
Solos granulares, apresentam menos problemas. 
Solos finos, podem variar de volume devido à umidade provocando a instabilidade. Solos 
finos que, secos, apresentam grande capacidade de suporte sofrem quedas sensíveis 
nessa capacidade por influência da umidade. 
f) O grau de compactação 
Quanto maior o grau de compactação de um solo, maior resistência ele apresenta à 
deformação. 
Para solos granulares, essa regra é rigorosamente válida, 
Para solos argilosos, um excesso de compactação pode resultar em maior deformação. 
g) A velocidade de aplicação das cargas sobre o pavimento. 
Nos solos granulares, velocidade de aplicação das cargas pode significar muito pouco. 
Nos solos finos, a velocidade de aplicação das cargas pode provocar pequenos recalques 
ou perda de capacidade de suporte. 
h) O nível de serviço 
Constância de manobras com mudanças de direção e variações em amplos limites de 
velocidade. 
i) Vida Útil do Pavimento 
 
Deverá ser estimada na fase de projeto. 
 
 
 
 
Classificação dos Métodos de Dimensionamento 
 
Métodos Empíricos 
 
Métodos teóricos 
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Métodos Empíricos: 
 
Baseiam-se em fórmulas; 
Baseiam-se em experiências; 
Restritos a pavimentos submetidos à condições idênticas; 
As aplicações limitam-se ao clima, materiais e condições de carga a que são submetidos. 
 
Tipos: 
 
Métodos empíricos que não empregam ensaios de resistência dos solos; 
 
� Método do Índice de Grupo ( IG ) 
� Método do HRB ( Highway Research Board ) 
• Tem por base os resultados dos ensaios de caracterização ,ou seja, os ensaios do 
Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e ensaios de Granulometria. Relaciona 
propostas de espessuras de camadas com dois grupos de solos: solos granulares 
e solos finos 
 
Métodos empíricos que empregam ensaios de resistência dos solos. 
 
� Método do CBR (Califórnia Bearing Ratio) (Índice Suporte Califórnia); 
– relaciona a capacidade de suporte do subleito (CBR) e a intensidade do tráfego com 
a espessura mínima necessária ao pavimento; 
� Método de Hveem 
.O dimensionamento através deste método considera: 
• O efeito destrutivo de deformação do tráfego; 
• A Resistencia à deformação plástica do solo do subleito; 
• A resistencia à tração das camadas constituintes do pavimento; 
Para a utilização deste método, é necessária a adaptação dos valores de equivalência 
utilizados em sua formulação para a região em estudo. 
Este Método utiliza em seu ensaio, equipamentos especiais para a reprodução da 
compactação . 
 
Método do DNER: 
 
Método empírico Proposto por Murillo Lopes de Souza adaptado do Método de 
dimensionamento de aeroportos do Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos (USACE) 
Baseado em critério de resistência/ ruptura ao cisalhamento 
Visa a proteção do pavimento das deformações plásticas excessivas durante a vida útil 
do projeto; 
Facilidade de aplicação, 
Comprovada eficácia quando aplicados à realidade brasileira. 
Considera alguns estudos da pista experimental da AASHO ( American Association of 
state Higway Officials ) : Coeficiente de equivalência estrutural das camadas (K). 
Caracterização dos solos do subleito pelo ensaio de CBR e pelo Índice de Grupo. 
Os pavimentos projetados através deste método apresentam grande resistência à 
ocorrência de deformações permanentes prematuras. 
Este método, roteiriza o dimensionamento de pavimentos flexíveis em função da 
capacidade do subleito (CBR) e índice de grupo IG e do número equivalente de 
operações do eixo padrão (N) e espessura total do pavimento durante um período de projeto. 
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Com base na espessura total determinam-se as espessuras das camadas constituintes, 
multiplicando-se as espessuras obtidas para o material padrão (base granular) pelos 
coeficientes estruturais ( K ) parciais correspondentes a cada tipo de material. 
 
Método da Resiliencia 
 
Método atribuído aos engenheiros Ernesto Pressler e Salomão pinto. 
 
Resiliencia ou deformação resiliente é a deformação elástica ou recuperável de solos e 
estrutura de pavimentos sob a ação de cargas repetitivas. 
o Ensaio de Expansibilidade no caso de solos lateríticos. 
o Ensaio da Resiliência ou Triaxial 
 
 
Justificativa da criação do Método: 
 
1) O Método do DNER / CBR: 
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a) Preocupa-se somente com as questões estruturais relacionadas com a compatibilização 
dos esforços atuantes frente à resistência ao cisalhamento das camadas; 
b) Conduz a estruturas com grandes espessuras de materiais granulares ( muito 
deformáveis);Pavimentos muito deformáveis solicitam muito as camadas mais rígidas; 
c) Verifica-se rupturas por fadiga nos pavimentos dimensionados com esse método 
( fissuração progressiva); 
d) Não considera no dimensionamento do pavimento: 
A Resiliencia; 
A compatibilização de deformações das várias camadasdo pavimento e do subleito; 
A fadiga. 
 
Critérios adotados no Método da resiliência: 
 
Considera a ruptura por Cisalhamento no subleito: 
- Deformações permanentes ou elásticas 
- Afundamentos plásticos ( flecha na trilha da roda) 
Utiliza modelos baseados no CBR 
Leva em consideração o comportamento elástico não linear dos solos e materiais 
granulares; 
Os materiais de base e sub-base devem ter uma capacidade de carga definida no 
ensaio CBR superior a 80% e 20% respectivamente; 
Considera a ruptura por fadiga sobrecarga repetida no revestimento asfáltico: 
- Deformações resilientes e ou elásticas 
- Deflexões na superfície ( D ) 
 
Etapas de dimensionamento: 
 
Determinar o número N 
Determinar o valor de CBR do subleito; 
Calcular S (porcentagem de silte na fração fina que passa na peneira nº 200 
(0,075mm)) 
 
S = 100 – (P1/P2) x 100 
 
 
 
P1 : % (em peso) do material cujas partículas tenham com diâmetro inferior a 
0,05mm, determinada na curva granulométrica; 
P2 : % (em peso) do material cujas partículas tenham diâmetro inferior a 
0,075mm, determinada na curva granulométrica. 
 
 
 
Classificar o solo do subleito quanto à resiliencia, em função do CBR e de (S) - (Tipo I, II 
ou III - ver tabela) 
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• Determinação da espessura total do pavimento Ht: 
 
� Depende de CBR e N 
� Supõe-se material granular K=1 ( coeficiente de Equivalencia Estrutural) 
 
Ht = 77 67 x N0 ,0482 x CBR -0 ,598 ( ver ábaco) 
 
 
 
 
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• Calcular a deflexão prevista na superfície do revestimento (D em 0,01mm) 
 
Log D = 3,148 – 0,188 logN 
 
• Determinar a espessura mínima do revestimento betuminoso, HCB (cm) 
 
HCB = -5,737 + 807,961/D + 0,972 x I1 + 4,101 x I2 
 
• I1 e I2: constantes relacionadas às características resilientes do subleito 
 
 
 
• Determinar o coeficiente estrutural do revestimento betuminoso (VE), 
 
É determinado em função do número N e do solo do subleito: 
Este coeficiente depende da qualidade da mistura betuminosa e da constituição da estrutura do 
pavimento como um todo. 
 
 
 
• Calcular a espessura da camada granular HCG ( base ou base + sub-base ou reforço) 
 
HCB x VE + HCG = Ht 
 
HCB espessura mínima do revestimento betuminoso 
 
VE coeficiente estrutural do revestimento betuminoso 
 
Ht espessura total do pavimento 
 
HCG ≤ 35 cm ( limitação da espessura baseada nos estudos de resiliência desenvolvidos ) 
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Considera-se como camadas granulares, camadas de bases, sub-bases e/ou reforço do 
subleito constituídas por solo arenoso, pedregulhoso, solo estabilizado granulométrica 
mente, solo brita, brita graduada e macadames desde que contenham menos de 35% 
em peso, passando na peneira 200 ( 0,075mm) 
 
• Espessuras das camadas de base, sub-base e/ou reforço 
 
a ) Espessura total da camada granular adotada como camada de base : 
HCB = HB (HB > 10cm ) 
b ) A camada granular dividida em duas : 
 
base e sub -base , HB = HCG/2 e HSB = HCG/2 
 
Sub -base : CBR ≥ 20% e expansão < 1% ; HB > 10 cm 
 
c ) Sub-base ou reforço do subleito constituída de solo fino de CBR < 20% classificado 
como solo tipo I ou tipo II é uma opção vantajosa no caso do subleito tipo III: 
 
• Redimensionar considerando o valor do CBR e tipo de solo quanto à resiliência 
correspondente à camada de sub-base ou reforço: 
 
HR = (Ht1 – Ht2)/0,70 
 
- Ht1 : espessura equivalente correspondente ao CBR do subleito 
 
- Ht2 : espessura equivalente correspondente ao CBR da sub--base ou reforço 
 
- HR ≥ 30cm