AULA 2.8 Dimensionamento de pavimentos flexiveis

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ESTRADAS II
M. Sc. MAYSA PONTES RANGEL
Engª Civil- Mestre em Planejamento Urbano- Infraestrutura Urbana
Candido Mendes – UCAM 
maysaran@terra.com.br
AULA 2.8- Dimensionamento de pavimentos flexíveis
1. Métodos semi-empíricos de dimensionamento de pavimentos flexíveis
2. Método do DNER
2.1 Capacidade do subleito (CBR) e índice de grupo IG
2.2 Espessura total do pavimento
2.2.1 Número de solicitações N  
2.2.2- Simbologia das camadas
2.2.3- Coeficiente de equivalência estrutural – k- 
2.2.4- CBR ou IS das respectivas camadas- Valor Hm, Hn e H20 no ábaco de dimensionamento
2.2.5- Sistema de inequações para a obtenção das espessuras das camadas.
2.2.6- Espessura do revestimento de acordo com N e o tipo de revestimento.
3 Aplicações
Figura 2.11: Resumo das características dos métodos de dimensionamento 
Fonte: CNT, 2017
Método do DNER (Atual DNIT ) roteiriza o dimensionamento de pavimentos flexíveis em função dos seguintes fatores:
-capacidade do subleito (CBR) e índice de grupo IG;
- número equivalente de operações do eixo padrão (N) 
-espessura total do pavimento durante um período de projeto.
Tal como todo método de dimensionamento de pavimentos, os fundamentos deste método são o conhecimento das propriedades do solos do subleito existente, das propriedade geotécnicas dos materiais que tem potencial para aproveitamento nas diversas camadas que compõem o pavimento e a estimativa do tráfego que solicitará o pavimento durante a sua vida útil de serviço.
têm como base o ensaio CBR e relaciona a capacidade de suporte do subleito (CBR) e a intensidade do tráfego com a espessura mínima necessária ao pavimento
2.1 Capacidade do subleito (CBR) e índice de grupo IG
O Método do DNER combinou os métodos de dimensionamento do Índice de Grupo e do CBR
adoção do “Índice de Suporte”, parâmetro derivado do cálculo do Índice de Grupo e da obtenção do Índice de Suporte Califórnia, através da realização do ensaio de CBR nos materiais utilizados.
o IG, apesar de ser um classificador muito conhecido, só pesquisa as propriedades indesejáveis, fornecidas pela fração fina do solo – silte, argilas, humus e outras – não diferenciando as variações de atrito interno trazidas pela fração inerte, segundo sua natureza, tamanho e graduação.
faixa de solos de boa qualidade: IG = 0, deixa sem definição outras características que poderiam alterar os resultados do dimensionamento. 
Expressão do IS
IS = (ISIG + ISCBR)/2
Onde
ISCBR = índice de suporte numericamente igual ao Índice de Suporte Califórnia (CBR – obtido em ensaio e dado em %)
ISIG = índice de suporte derivado do índice de grupo, correspondendo praticamente a uma inversão de escala (tabela 1), fazendo com que solos de boa qualidade tenham os maiores valores de ISIG
O método impõe a condição de que o Índice de Suporte máximo seja igual ao valor do CBR
IS máximo= CBR
quando o IS for maior que o CBR, o valor adotado para o IS será o do próprio CBR.
1- calcula-se IG
2- na tabela ao lado relaciona-se IG com ISIG 
3- Expressão do IS= (ISIG + ISCBR)/2, sendo ISCBR= CBR
4- IS máximo= CBR
5- quando o IS for maior que o CBR, o valor adotado para o IS será o do próprio CBR.
2.2 Espessura total do pavimento
1-conhecer o número de solicitações N 
2- conhecer a simbologia das camadas
3-conhecer o CBR das respectivas camadas para encontrar o Valor Hm, Hn e H20 no ábaco de dimensionamento- ensaio laboratório
4-determinar o Coeficiente de equivalência estrutural – k- Tabela
5- forma-se o sistema de inequações para a obtenção das espessuras das camadas.
6- conhecendo-se o tipo de revestimento adota-se a espessura do mesmo de acordo com N.
2.2.1 Número de solicitações N 
N= Vt x FC x FE x FR
Para pavimentos flexíveis, os métodos de dimensionamento consideram a equivalência entre um eixo padrão e as cargas de eixos simples, tandem duplos e tandem triplos, através do cálculo do Número N.
2.2.2- conhecer a simbologia das camadas
hn = espessura do reforço do sub-leito
h20= espessura da sub-base
B= espessura da base
R= espessura do revestimento
Hm = espessura total do pavimento necessária para proteger um material com CBR = m% 
Hn= espessura total do pavimento necessária para proteger um material com CBR = n% 
H 20= espessura total do pavimento necessária para proteger um material com CBR = 20% 
2.2.3-determinar o Coeficiente de equivalência estrutural – k
3- K -Coeficiente de equivalência estrutural 
é um número que relaciona a espessura necessária da camada de material padrão com a espessura equivalente do material utilizado.
MATERIAL PADRÃO É A BASE GRANULAR
A AASHTO apresenta diversas formas de se obter o
valor do coeficiente estrutural, em geral por meio de
correlações com outras propriedades mecânicas dos materiais (CBR, módulo de resiliência, etc.).
Coeficiente de equivalência estrutural de um material é um índice que indica uma relação empírica entre o número estrutural e a espessura da própria camada, sendo uma média da capacidade relativa do material para atuar como componente estrutural de dado pavimento, dissipando pressões sobre as camadas inferiores ( BALBO, 2007). 
CONHECENDO-SE O TIPO DE BASE OU REVESTIMENTO ENCONTRA-SE O VALOR DE K
NA TABELA A SEGUIR
coeficiente de equivalência estrutural –K
Exemplo 1: 
o coeficiente de equivalência estrutural da base de solo-cimento (com 10cm de espessura) com resistência à compressão, após sete dias de cura, é K = 1,4 
10 cm da base de solo-cimento têm o mesmo comportamento estrutural que 14 cm (14 = 10 x 1,4) da base granular que é o material padrão de k = 1.
Exemplo 2:
–o revestimento de concreto betuminoso (10 cm) possui coeficiente k = 2
10 cm de revestimento de concreto betuminoso têm a mesma capacidade estrutural que 20 cm (10x2) de base granular, coeficiente k = 1.
A espessura das respectivas camadas deve ser multiplicada pelo respectivo k:
espessura equivalente do revestimento=R x Kr espessura equivalente da base=B x Kb ; espessura equivalente da sub-base=h20 x Ks espessura equivalente do reforço do subleito=
h x Kref
2.2.4-conhecer o CBR ou IS das respectivas camadas para encontrar o Valor Hm, Hn e H20 no ábaco de dimensionamento
com o valor de N, procede-se verticalmente até encontrar a reta representativa do CBR da camada e prolongando-se horizontalmente encontra-se a espessura total do pavimento.
.
2.2.5- Sistema de inequações para a obtenção das espessuras das camadas.
2.2.6- conhecendo-se o tipo de revestimento adota-se a espessura do revestimento de acordo com N na Tabela Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso . 
Verifica-se a existência de quatro incógnitas: R, B, h20 e hn, e apenas três equações. Para solução, adota-se a espessura do revestimento de acordo com N, conforme a Tabela Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso . 
Atenção: TS a espessura é desprezível=0
Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn e H20 pelo ábaco de dimensionamento e a espessura de R pela tabela Espessura Minima de Revestimento Betuminoso, as espessuras da base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações:
Atenção aos aspectos construtivos
ATENÇÃO
sub-base com CBR maior que 20% 
 usar CBR de 20% no ábaco e reduzir a espessura de H20 no valor excedente.
Ex: para N= 1,E + 06 e sub-base com CBR 30%
 reduz em 10% a espessura (30- 20)
No ábaco 20% para H20 = 25
H20 = 25-10%= 22.5
N superior a 1,E + 07 
acresce-se em 20% a espessura de H20.
Espessuras máximas e mínimas para camadas granulares: 20 e 15 cm, respectivamente.
Nem sempre tem todas as camadas, se não existe não há como calcular a espessura total acima dela.
Exemplo 2:
dimensionar o pavimento em que o N = 10³, sabendo-se que o subleito tem um CBR = 3% e dispondo-se de material para o reforço do subleito, com CBR = 9%. Tem-se um material para sub-base com CBR = 20% ematerial para base com CBR = 60%.
1º passo- com o valor de N, ir na tabela 1 para saber a espessura do revestimento
2º passo- conhecendo-se o material das camadas, ver na tabela 2 o valor do Coeficiente de equivalência estrutural – k
3º passo- conhecendo-se o CBR da camada subjacente e o valor de N, ir no ábaco de dimensionamento(Tabela 3) para obter-se Hm, Hn e H20
4º passo- resolver o sistema de inequações.
Devido ao N, o tipo de revestimento asfáltico (Tabela 1) é o tratamento superficial, logo pode-se desprezar a espessura.
KB = 1,00, KS = 1,00 e KRef = 1,00 (Tabela 2)
Espessura (ábaco)
H20 = 18 cm
Hn=H9 = 26 cm
Hm=H3 = 43 cm
H20 = B + R = 18 cm
B = 18 cm
B + h20 ≥ Hn
18 cm + h20 ≥ 26 cm h20 = 8 cm h20 = 15
B + h20 + h3 ≥ Hm
18 cm + 15 cm + h3 ≥ 43 cm h3 ≥ 10 cm h3 = 15
R = 0 cm
B = 18 cm
Sub-base = 15 cm
Subleito = 15 cm
Tabela 1
Tabela 2
Tabela 3
Espessura= 2,5 cm e K= 1,2
Exemplo 3:
dimensionar um pavimento de uma estrada em que o N = 1,E + 06 sabendo-se que o subleito possui um CBR = 12%, material de sub-base com CBR = 40% e para base um material com CBR = 80%
Solução: devido ao N temos um tratamento superficial como revestimento asfáltico, logo a espessura = 0 cm, KB = 1,00 e KS = 1,00
No ábaco para N=10E6
Hn ou H12 = 34 cm
H20= 25 cm
Devido a sub-base com CBR = 40% pode reduzir em 20% a espessura de H20,
20% de 25 = 5 logo H20 = 20 cm
B + R= H20, como R = 0 ,logo B=20 
RKR + BKB + h20 ≥ Hn, como R = 0 e KB = 1,00 temos B + h20 ≥ Hn 
20 cm + h20 ≥ 34 cm logo h20 = 14 adota-se h20 = 15 cm
1- simbologia das camadas (identificar as camadas)
2-determinar ou conhecer o número N, 
3- com o valor de N, ir na tabela 1 para saber a espessura do revestimento
4- conhecendo-se o material das camadas, ver na tabela 2 o valor do Coeficiente de equivalência estrutural – k
5- conhecendo-se o CBR da camada subjacente e o valor de N, ir no ábaco de dimensionamento para obter-se a espessura total Hm, a espessura necessária acima do reforço Hn e a espessura necessária acima da subbase H20
6- resolver o sistema de inequações.