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Dimensionamento de pavimentos – DNIT 1 Unesp, Campus de Ilha Solteira Engenharia Civil - Pavimentação Prof. Jairo Lima Assunto: Dimensionamento de pavimentos – DNIT. I CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES O método de dimensionamento do DNIT é também conhecido como o método do Engenheiro Murilo Lopes de Souza. As variáveis determinantes são: o tráfego (operações do eixo padrão – N); e o meio em que será construído o pavimento. http://www.dnit.gov.br/planejamento-e-pesquisa/planejamento/contagem-de-trafego/pnct II CONDIÇÕES E PRÉ-REQUISITOS 1) Índice de suporte (IS) Relação entre o CBR obtido no ensaio e o CBR relacionado ao índice de grupo. Condição: IS ≤ CBR; CBRIG - tabelado Índice de grupo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 10 11 - 12 13 - 14 15 - 17 18 - 20 CBRIG 20 18 15 13 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Nota. Na impossibilidade de obter CBRensaio, usa-se o valor CBRIG como valor da capacidade de suporte. 2 IGCBRCBRIS Dimensionamento de pavimentos – DNIT 2 2) Propriedades dos materiais granulares a) Terraplenagem: corte e aterro Expansão ≤ 4%; Grau de compactação ≥ 95% (PN) b) Subleito (Sl) CBRSl ≥ 2% (Proctor normal); expansão ≤ 2%; escarificar 15cm do material e compacta-lo com γmax na energia do Proctor normal (GC ≥ 100% ou 90% do Proctor modificado); no caso de material impróprio substituí-lo (até 1,0m). c) Reforço do subleito (Ref) a. CBRRef ≥ CBRSl; b. expansão ≤ 1% (com sobre-carga – 10 lb); c. mesmas condições de compactação do subleito. d) Sub-base (Sb) a. CBR ≥ 20%; b. IG = 0; c. expansão ≤ 1% (com sobre-carga – 10 lb). e) Base (B) a. CBR ≥ 80%; b. expansão ≤ 0,5% (com sobre-carga – 10 lb); c. LL ≤ 25; d. IP ≤ 6. Nota. Para LL > 25 ou IP > 6 pode-se empregar o material desde que EA > 30. Quando o número de repetições do eixo padrão (N), durante o período de projeto < 5 x 10 6 é permitido CBR ≥ 60% (e faixas granulométricas E e F). CBR ≥ 40% condições especiais (falta de material). f) Condições Espessuras das camadas granulares (compactar) ≥ 10cm; (edificar) ≥ 15cm. Drenagem superficial eficiente. Nível d’água abaixo de 1,5m. Compactação definida pelas Especificações Gerais – GC ≥ 100% do Proctor intermediário ou modificado. Dimensionamento de pavimentos – DNIT 3 g) Acostamentos Não há dados seguros para o dimensionamento de acostamentos. A sua espessura está condicionada à da pista de rolamento. Admitem-se reduções na espessura da camada de rolamento. A solicitação de cargas, no entanto, é diferente e pode haver soluções diferentes da pista de tráfego. Acostamento com a mesma estrutura da pista produz efeitos benéficos à pista e reduz problemas de drenagem. Geralmente, na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se, para acostamentos, a mesma estrutura da pista. Esta solução poderá incluir a camada de base quando o custo desta camada não é muito elevado. O revestimento do acostamento pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento. Espessura mínima de revestimento Valor de N Espessura mínima do revestimento - R N 10 6 Tratamento superficial betuminoso (0,5 a 5,0cm) 10 6 < N < 5 . 10 6 Revestimento betuminoso espessura = 5cm 5 . 10 6 < N < 10 7 Concreto asfáltico espessura = 7,5cm (5cm – DER/SP) 10 7 < N < 5 . 10 7 Concreto asfáltico espessura = 10cm (7,5cm – DNE/SP) N > 5 . 10 7 Concreto asfáltico espessura = 12,5cm (10,0cm – DNE/SP) N – número de operações do eixo padrão, no período de vida útil do pavimento. Sendo: coeficiente estrutural do revestimento Kr; coeficiente estrutural da base Kb; coeficiente estrutural da sub-base Ks; coeficiente estrutural do reforço do subleito Kref. Coeficiente de Equivalência Estrutural – K (DNIT) Camadas componentes do pavimento Coeficiente K Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,00 Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa 1,70 Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa 1,40 Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,20 Camadas granulares 1,00 Solo-cimento com resistência à compressão em 7 dias > 45Kg/cm 2 1,70 Solo-cimento com resistência à compressão em 7 dias entre 45 e 28Kg/cm 2 1,40 Solo-cimento com resistência à compressão em 7 dias entre 28 e 21Kg/cm 2 1,20 Base de solo-cal 1,20 RKR + BKB ≥ H2O (1) RKR + BKB + h2OKS ≥ Hn (2) RKR + BKB + h2OKS + hnKref ≥ Hm (3) Dimensionamento de pavimentos – DNIT 4 Notas. KR, KB, KS e Kref representam os coeficientes estruturais do revestimento, base, sub-base e reforço do subleito, respectivamente; H20 a espessura fornecida pelo gráfico para material de CBR = 20% e Hn, idem, idem, para material de CBR = n. A espessura total da base e revestimento necessária para proteção da sub-base será determinada considerando a capacidade de suporte mínima (CBR = 20%) exigida para os materiais constituintes dessa camada (sub-base). Em bases estabilizadas ou de macadame hidráulico, adicionar um tratamento superficial simples sobre a imprimação para melhorar a resistência da interface entre a camada de rolamento e a base e produzir maior impermeabilização da base. A base poderá ser do tipo mista convencional constituída, para tráfego muito leve, de macadame betuminoso (5cm, no mínimo) e de macadame hidráulico (7cm, no mínimo) e, para tráfego leve, de macadame betuminoso (5cm, no mínimo) e macadame hidráulico (10cm, no mínimo). Espessuras das camadas do pavimento flexível – DNIT. Operações do eixo padrão de 18.000 lb (8,2 t) E s p e s s u ra d o p a v im e n to ( c m ) Dimensionamento de pavimentos – DNIT 5 Algumas sugestões a) Adotar, nos acostamentos, na parte correspondente à camada de base, materiais próprios para sub- base granular de excelente qualidade, incluindo solos estabilizados quimicamente. b) Considerar, para efeito de escolha de revestimento, tráfego correspondente a 1% do tráfego na pista. c) Quando há carência de dados sobre o tráfego é conveniente executar a pavimentação por etapas, eliminando-se, posteriormente, as irregularidades que surgirem. Gráficos de equivalência estrutural III DADOS DO DER – SP 1 Tipos e Espessuras de Revestimento (para 10 anos) Operações (N) Tráfego Espessura do revestimento (cm) 2 x 10 6 ≤ N ≤ 5 x 10 6 Meio pesado Concreto asfáltico (5,0 cm) 5 x 10 6 ≤ N < 10 7 - Concreto asfáltico (7,5 cm) 10 7 ≤ N < 5 x 10 7 Pesado Concreto asfáltico (10,0 cm) N ≥ 5 x 10 7 Muito pesado Concreto asfáltico (12,5 cm) * Faixa exclusiva de ônibus Mínino 10cm de concreto asfáltico (*) Neste caso, o projetista poderá adotar CBUA modificado com polímeros. Dimensionamento de pavimentos – DNIT 6 No caso de bases coesivas e para tráfego entre 5x10 6 e 5x10 7 recomenda-se que o revestimento seja constituído por tratamento superficial triplo de 2,5 a 3,0 cm de espessura. Para revestimento de concreto betuminoso sobre base de solo-cimento, recomenda-se a execução de tratamento betuminoso simples entre a base e o revestimento. As bases de solo arenoso fino de comportamento laterítico, somente recomendadas para tráfego < 5 x 10 6 , deverão satisfazer às exigências contidas nas normas correspondentes. Se for utilizado este tipo debase para N entre 10 6 e 5 x 10 6 , recomenda-se a execução de tratamento superficial simples (camada protetora) sob a camada de rolamento de tratamento superficial (duplo e triplo). 2 Espessura das Demais Camadas Se o CBR da sub-base for igual ou superior a 40 % e para N = 5 x 10 6 admite-se substituir, na equação (1), H20 por 0,80 H20. Para N = 5 x 10 7 recomenda-se substituir, na mesma equação, H20 por 1,20 H20. A espessura mínima a adotar para camadas granulares é de 10 (dez) centímetros. Ábaco de dimensionamento para tráfego leve e médio. 3 Coeficiente de Equivalência Estrutural (K, para aPrefeitura de São Paulo). Camada do pavimento Coeficiente estrutural (K) Base ou revestimento de concreto asfáltico 2,00 Base ou revestimento de concreto magro / compactado com rolo 2,00 Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa / binder 1,80 Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa 1,40 Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,20 Paralelepípedos 1,00 Base de brita graduada simples, macadame hidráulico e estabilizadas granulometricamente 1,00 Sub-bases granulares ou estabilizadas com aditivos ≤ 1,0 Reforço do subleito ≤ 1,0 Base de solo-cimento, com resistência a compressão, aos 7 dias, superior a 45 Kg/cm 2 1,70 Idem, com resistência à compressão aos 7 dias entre 45 e 28 Kg/cm 2 1,40 Idem, com resistência à compressão aos 7 dias menor que 28 Kg/cm 2 ou igual a 21 Kg/cm 2 1,20 Idem, com resistência à compressão aos 7 dias inferior a 21 Kg/cm 2 1,00 Os coeficientes estruturais da sub-base granular e do reforço do subleito serão obtidos pelas expressões: Dimensionamento de pavimentos – DNIT 7 sendo: CBRSL suporte do subleito; CBRREF suporte do reforço do subleito; CBRSB suporte da sub-base. Das expressões acima resultam: CBRSL / CBRREF ou CBRREF / CBRSL K 1,1 0,72 1,2 0,75 1,3 0,76 1,4 0,78 1,5 0,80 1,6 0,82 1,7 0,83 1,8 0,85 1,9 0,86 2,0 0,88 2,1 0,90 2,2 0,91 2,3 0,92 2,4 0,94 2,5 0,95 2,6 0,96 2,7 0,97 2,8 0,98 2,9 0,99 > 3,0 1,00 4 Materiais das Diversas Camadas do Pavimento Em bases e sub-bases estabilizadas granulometricamente, além da obediência às especificações das normas correspondentes, os materiais ou misturas de materiais deverão satisfazer às seguintes exigências de CBR mínimo e de expansão máxima medida com sobrecarga de 4,5 kg: Bases CBR = 60 % Expansão = 0,5 % Sub-bases CBR = 30 % Expansão = 1,0 % Para as bases e sub-bases estabilizadas granulometricamente, serão tolerados IP maior que 6% e LL maior que 25%, desde que sejam satisfeitas as equações a seguir apresentadas: qS LP XIP X 100 100 100 100 qS LL X 100100 100 3 3 REFx SB SB CBR CBR K 3 3 SLx REF REF CBR CBR K Dimensionamento de pavimentos – DNIT 8 Sendo: IP índice de plasticidade; LP limite de plasticidade; LL limite de liquidez; ρs massa específica aparente seca após a compactação; ρg massa específica das partículas sólidas; X porcentagem em peso de material passando na peneira no 40 (0,42 mm). Materiais próprios para reforço do subleito são os de CBR superior ao do subleito e expansão máxima de 2% medida com sobrecarga de 4,5 kg. 5 Hipóteses de Dimensionamento As características dos materiais consideradas no dimensionamento do pavimento requerem a existência de drenagem superficial adequada e lençol d’água subterrâneo rebaixado de, no mínimo, 1,50 m em relação ao greide de terraplenagem acabada. Os requisitos de compactação das camadas do pavimento e melhoria do subleito são os seguintes: a) revestimentos de concreto asfáltico e de pré-misturado a quente deverão ser compactados a, no mínimo, 95% da densidade aparente de projeto; b) bases e sub-bases granulares deverão ser compactadas a, no mínimo, 95% do Proctor modificado; c) reforços de subleito, quando executados com solos A-2-4 e A-4 (TRB), deverão ser compactadas a, no mínimo, 95% do Proctor modificado; d) solos de substituição argilosos devem ser compactados a, no mínimo, 95% do Proctor normal; e) no caso de aproveitamento do subleito da pista existente, o solo na profundidade de 15cm abaixo do greide deverá ser escarificado, umedecido e compactado a, no mínimo, 95% do Proctor normal no caso de solos siltosos ou argilosos, e 95% do Proctor modificado no caso de solos granulares; f) a compactação das camadas de sub-base e base estabilizadas granulometricamente, de reforço do subleito e do subleito, na profundidade de 15cm abaixo do greide regularizado, deverá ser executada com grau de umidade dentro do intervalo de +/- 1,0 % do valor da umidade ótima.