Aula 9

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02/05/2018
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CURSO: ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA ESTRADAS E AEROPORTOS
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 
FLEXÍVEIS
PROFª: ANDRÉIA POSSER CARGNIN
E-mail: andreiacargnin25@gmail.com
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DIMENSIONAMENTO: INTRODUÇÃO
 Pavimentação = inúmeras incertezas
 Heterogeneidade das características referentes à capacidade de suporte 
dos materiais das diferentes camadas
 Tráfego – dificuldade de conhecimento exato acerca dos veículos 
circulantes, históricos de evolução de tráfego
 Dependência das variáveis climáticas (temperatura e umidade)
 Caracterização exata do comportamento mecânico dos materiais / 
camadas.
 Projeto de um pavimento
 Determinar as espessuras de camadas e os materiais a serem empregados, 
considerando:
 Carga dos veículos e sua frequência
 Características geotécnicas do subleito
 Disponibilidade dos materiais a serem empregados nas camadas 
intermediárias
 Condições climáticas  empenamento: CCP; comportamento visco-
elástico  CBUQ 2
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DIMENSIONAMENTO: INTRODUÇÃO
 Projeto de um pavimento
 Dimensionamento
 Concepção de uma estrutura capaz de suportar o volume 
de tráfego pré-estabelecido, oferecendo desempenho 
desejado para suas funções
 Conhecimento detalhado da teoria por trás de cada 
metodologia de dimensionamento contribuirá para o 
sucesso da aplicação da metodologia para o adequado 
desempenho de campo do pavimento
 A existência de condições ambientais, geológicas, de 
tráfego e de ruptura distintas justificam a existência de 
inúmeros métodos de dimensionamento.
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DIMENSIONAMENTO: INTRODUÇÃO
 Principal diferença entre diferentes métodos de 
dimensionamento  adoção do critério de ruptura
 Ruptura estrutural
 O pavimento não suporta adequadamente as cargas 
aplicadas  deformações excessivas  cisalhamento do 
subleito  deformações plásticas
 Ruptura funcional
 Quando o pavimento deixa de atender ao usuário em 
termos de segurança e conforto ao rolamento, 
independente da existência de problemas estruturais
 Avaliação de irregularidade
 Avaliação da aderência pneu-pavimento
 Levantamento de defeitos de superfície
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DIMENSIONAMENTO: INTRODUÇÃO
 Principais mecanismos de ruptura em pavimentos flexíveis
 Ruptura por acúmulo de deformações plásticas 
(permanentes)
 Ação de deformações cisalhantes que ocorrem em camadas de 
misturas asfálticas, em materiais granulares e no subleito
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Fonte: notas de aula Prof. Deividi Pereira (UFSM)
DIMENSIONAMENTO: INTRODUÇÃO
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 Principais mecanismos de ruptura em pavimentos flexíveis
 Ruptura por fadiga
 Fissuras interligadas no revestimento do pavimento
Fonte: notas de aula Prof. Deividi Pereira (UFSM)
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TIPOS DE DIMENSIONAMENTO
 Metodologias de projeto
 Modelagem empírica
 Baseada apenas nas observações de campo sobre o desempenho dos 
pavimentos ao longo dos anos modelagem estatística da evolução 
dos parâmetros físicos
 Validade: restrita para pavimentos submetidos a condições idênticas
 Modelagem mecanicista
 Fundamentada na teoria da elasticidade
 A evolução da tecnologia (processamento computacional) permitiu a 
ampliação de sua aplicabilidade
 Modelagem empírico-mecanicista
 Associação das duas metodologias  modelos teóricos calibrados a 
partir de dados experimentais obtidos em campo e laboratório.
 Cada critério apresenta vantagens e desvantagens inerentes 
à consideração de parâmetros físicos e numéricos, campo de 
aplicação e simplicidade de utilização 7
MÉTODO DO CBR
 Método atribuído ao engenheiro O. J. Porter do California Division
of Highway (CDH)
 Considerado o primeiro método de dimensionamento de 
pavimentos flexíveis com uma considerável base experimental 
Método empírico – pavimentos com desempenho satisfatório ou 
insatisfatório
 Critério de ruptura
 Cisalhamento do subleito e camadas granulares 
afundamentos em trilhas de roda (deformações 
permanentes)
 Deu origem à metodologia adotada pelo DNER/DNIT
 Proposto em 1929
 mesma pesquisa que originou o ensaio do CBR quantificou a espessura de 
materiais (granulares) necessária para a proteção do subleito contra 
deformações plásticas excessivas 8
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MÉTODO DO CBR
 Curva “B” (1929)
 Curva representativa para o tráfego composto por pequenos 
caminhões com eixo de 7.000 lbs carga média para a época 
de aproximadamente 31,14 kN.
 Considerada a primeira curva de dimensionamento de 
pavimentos flexíveis
 Fornecia  espessura de camada granular (base + sub-base) 
para proteção contra aquele mecanismo de ruptura
 Pontos abaixo da curva  ruptura por deformação 
permanente excessiva
 Pontos acima da curva  pavimentos observados com 
desempenho satisfatório
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MÉTODO DO CBR
 Curva “B” (1929)
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MÉTODO DO CBR
 Curva “A” (1942)
 Adaptação da curva “B” para dimensionamento de pistas de 
aeroportos militares  Ilhas do Pacífico durante a 2ª Guerra 
Mundial  operação de aviões militares de grande porte B-29
 Desenvolvido pelo Corpo dos Engenheiros do Exército dos EUA 
(United States Army Corp of Engineers – USACE)
 Curva representativa para cargas de 12.000 lbs de trens de 
pouso individuais de aeronaves pesadas
 Motivações para adaptações do método do CBR
 Ensaios de simples interpretação
 Rápida execução
 Dimensionamento proporciona proteção contra ruptura 
imediata do pavimento por cargas de aeronaves pesadas
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MÉTODO DO CBR
 Curva “A” (1942)
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MÉTODO DO CBR
 Condicionantes:
 Rodoviário (Curva “B”)
 Pavimento rodoviário
 Eixos rodoviários
 Fluxo canalizado
 Elevado número de repetições de carga até a ruína
 Aeroportuário (Curva “A”)
 Maiores cargas e pressões de inflação dos pneus
 Distribuição lateral do tráfego
 Adaptação:
 Mesmos procedimentos adotados para carga de 12.000 
lbs (52,58 kN)  após 5.000 coberturas, se o 
pavimento não apresenta-se sinais de ruptura plástica, 
a espessura era considerada suficiente.
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MÉTODO DO CBR
 Aeroportuário (Curva “A”)
 Adaptação:
 Observou-se quais espessuras de bases granulares 
protegiam diferentes subleitos (diferentes CBR) contra 
a ruptura por cisalhamento
 Após as observações de campo, eram calculadas as 
tesões cisalhantes provocadas pelo carregamento em 
função da profundidade (ou espessura) da base 
granular (estudos em sistema elástico de camadas 
proposto por Boussinesq equacionamento pela 
teoria da elasticidade)
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MÉTODO DO CBR
 Curva “A” (1942)
 Após as determinações para cargas de 12.000 lbs, as 
extrapolações foram estendidas para demais valores de carga, 
chegando-se às Curvas de dimensionamento do Método do 
CBR para Aeroportos
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MÉTODO DO CBR
 Caso aeroportuário
 O estudo do USACE foi estabelecido para 5.000 coberturas 
uma cobertura ocorre quando todos os pontos de uma faixa 
lateral útil de contato dos pneus foram solicitados pelo menos 
uma vez  para um dado número de operações (N) ocorre 
uma cobertura do pavimento
 Caso rodoviário
 Para o eixo padrão, uma cobertura ocorre a cada 2,64 
operações do ESRD  canalização do tráfego
 5.000 coberturas seria aplicável a 13.200 operações de eixos 
em uma rodovia
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MÉTODO DO DNER
 Primeira versão: 1966 – 3ª Revisão em 1981
 Concebido pelo Eng. Murilo Lopes de Souza, é uma variante 
do critério do CBR, baseado nas curvas do USACE.
 Foi corrigido para o caso rodoviário para repetições de carga 
de 18.000 lbs (80 kN)
 Parâmetros de dimensionamento
 CBR estatístico
 Indica a compactação dos solos dos materiais das demais 
camadas granulares(GC ≥ 100% da energia indica nas 
Especificações Gerais)
 FEC  USACE = DNER  eixo-padrãoESRD 80 kN (8,2 t)
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MÉTODO DO DNER
 Condições para o revestimento betuminoso
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N Espessura mínima de Revestimento betuminoso
N ≤ 106 Tratamentos Superficiais Betuminosos 1,5 a 3,0 cm
106 < N ≤ 5x106 Revestimentos Betuminosos com 5,0 cm de espessura
5x106 < N ≤ 107 Concreto Betuminoso com 7,5 cm de espessura
107 < N ≤ 5x107 Concreto Betuminoso com 10,0 cm de espessura
N > 5x107 Concreto Betuminoso com 12,5 cm de espessura
 Se empregados tratamentos superficiais, as bases granulares 
deverão possuir coesão, pelo menos aparente (capilaridade ou 
entrosamento de partículas)
 Espessuras mínimas recomendadas com base na experiência 
nacional (anos 1960) para evitar ruptura do revestimento 
(critério empírico)
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MÉTODO DO DNER
 Dimensionamento
 Estrutura genérica
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 Espessura total sobre o subleito (Hm)
 Espessura de material granular (padrão)  proteção do 
subleito contra ruptura por cisalhamento
 Parâmetros: N e CBRsubleito ≤ 20%
Reforço do subleito
Sub-base
Base
Revestimento asfáltico
Subleito
𝐡𝐧
𝐡𝟐𝟎
𝐁
𝐑
𝐇𝟐𝟎
𝐇𝐧
𝐇𝐦
MÉTODO DO DNER
 Dimensionamento
 Espessura total sobre o subleito (Hm)
 Ábaco de dimensionamento
 Espessuras equivalentes em termos de brita graduada
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𝐇𝐭 = 𝟕𝟕, 𝟔𝟕 × 𝐍𝟎,𝟎𝟒𝟖𝟐 × 𝐂𝐁𝐑ି𝟎,𝟓𝟗𝟖
OBS:
Para as camadas de base e sub-base, são 
exigidos no método valores mínimos de 
CBR de 80% e 20%, respectivamente.
Para tráfego leve (N ≤ 5x106), a versão 
de 2006 do Manual de Pavimentação do 
DNIT permite a utilização de materiais 
com CBR ≥ 60% para a base.
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MÉTODO DO DNER
 Dimensionamento
 Espessura total sobre o reforço subleito (Hn)
 Em termos de material granular (padrão)  proteção do 
reforço do subleito contra ruptura por cisalhamento
 Parâmetros necessários
 N
 CBR do reforço (CBRn)  CBRn > CBRm (subleito)
 Espessura total sobre a sub-base (H20)
 Em termos de material granular (padrão)  proteção da 
sub-base contra ruptura por cisalhamento
 Parâmetros necessários
 N
 CBR da sub-base (compulsoriamente, se CBR > 20%, adotar como 
CBR da sub-base 20%  a favor da segurança)
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MÉTODO DO DNER
 Dimensionamento
 Cálculo das espessuras reduzidas
 Função do material empregado
 Coeficientes de equivalência estrutural
 Número empírico que relaciona a capacidade de redução relativa 
de pressão (tensões) sobre o subleito causada por um material 
qualquer e a redução relativa de pressão (tensões) causada pelo 
material padrão (brita graduada)
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𝐑 ȉ 𝐊𝐫 + 𝐁 ȉ 𝐊𝐛 ≥ 𝐇𝟐𝟎
𝐑 ȉ 𝐊𝐫 + 𝐁 ȉ 𝐊𝐛 + 𝐡𝟐𝟎 ȉ 𝐊𝐬 ≥ 𝐇𝐧
𝐑 ȉ 𝐊𝐫 + 𝐁 ȉ 𝐊𝐛 + 𝐡𝟐𝟎 ȉ 𝐊𝐬 + 𝐡𝐧 ȉ 𝐊𝐧 ≥ 𝐇𝐦
Reforço do subleito
Sub-base
Base
Revestimento asfáltico
Subleito
𝐡𝐧
𝐡𝟐𝟎
𝐁
𝐑 𝐇𝟐𝟎
𝐇𝐧
𝐇𝐦
Kr, Kb, Ks e Kn são os coeficientes 
de equivalência estrutural dos 
materiais de revestimento, base, 
sub-base e reforço do subleito. 
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MÉTODO DO DNER
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Material da camada Materiais típicos Valor de K
Revestimento ou base de concreto betuminoso 
usinado a quente
CBUQ 2,0
Revestimento ou base de pré-misturado denso à 
quente
PMQ 1,7
Revestimento ou base de pré-misturado denso à 
frio
PMF 1,4
Revestimento ou base betuminosa por penetração PMAF, MB, TSS, 
TSD, TST
1,2
Camadas de materiais granulares BGS, MH, MS, BC, 
SB
1,0
Sub-base granular 0,77 (1,0)
Reforço do subleito 0,71 (1,0)
Mat. Estabilizado com cimento Rc7 > 4,5 MPa BGTC, SC 1,7
Mat. Estabilizado com cimento 2,8 < Rc7 < 4,5 MPa SC 1,4
Mat. Estabilizado com cimento 2,1 < Rc7 < 2,8 SMC 1,2
Mat. Estabilizado com cal Solo-cal 1,2
 Coeficientes de equivalência estrutural (K)
MÉTODO DO DNER
 Dimensionamento
 Execução das camadas granulares mínimo de 15 cm  para 
compactação, de 10 a 20 cm
 Considerações finais
 Método empírico, cuja adaptação não considerou as 
particularidades brasileiras
 Critério de ruptura  cisalhamento do subleito e camadas 
granulares
 Não considera o processo de ruptura por fadiga  situação 
corriqueira atualmente
 Necessidade de verificação à fadiga por meio de processos 
mecanicistas
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EXERCÍCIO
1) Dimensionar um pavimento para uma estrada em que N = 
1,5x106, sabendo que o subleito apresenta CBR = 8% e que se dispõe 
de material para sub-base e base
Resposta:
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Sub-base
Base
Revestimento asfáltico
Subleito
𝟐𝟓, 𝟎 𝐜𝐦
𝟏𝟔, 𝟎 𝐜𝐦
𝟓, 𝟎 𝐜𝐦
𝐇𝟐𝟎
𝐇𝐦
Hm = 44,45 cm
H20 = 23,96 cm
EXERCÍCIO
2) Com base na pesagem abaixo, calcular o número N de solicitações para um
projeto de uma rodovia de pista simples de 15 anos, com taxa de crescimento 
linear (t = 1,3%), cujo VDM estimado seja de 1500 veículos. Adote Fd = 1,0; Ff = 
0,60; Fr = 1,8. Considere a contribuição dos ESRS.
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Pesagem Número de veículos = 200
Eixo Carga (kN) Quantidade
ESRS 40 117
ESRD 90 214
ETD 160 144
ETT 240 44
Dimensione um pavimento flexível para o N calculado utilizando o método da 
resistência (CBR), sabendo que o CBR do subleito é de 4% e do reforço do subleito 
é de 10%. Materiais disponíveis: Revestimento = CBUQ; Base = BGS.
N = 3,01x107
Hm = 77,75 cm
Hn = 44,95 cm
H20 = 29,70 cmReforço do subleito
Sub-base
Base
Revestimento asfáltico
Subleito
𝟑𝟎
𝟏𝟓
𝟏𝟓
𝟏𝟎 𝐇𝟐𝟎
𝐇𝐧
𝐇𝐦