Aula 6 - Dimensionamento de Pavimentos flexíveis - ISC-Dimensionamento da superestrutura

Prévia do material em texto

SUPERESTRUTURA VIÁRIA
PUC Minas – Unidade Barreiro
Engenharia Civil
Prof. Eng. Raphael Santos
Método de dimensionamento do DNIT
Método do DNER ou Método do DNIT
 ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
 COEFICIENTES ESTRUTURAIS
 TRÁFEGO (NÚMERO N)
ISC DE PROJETO = ISC DO SUBLEITO
 Gráfico de resultados de ensaios do subleito
 Análise estatística dos resultados de ISC
ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
Para efeito de dimensionamento da estrutura de pavimento, 
o trecho rodoviário é dividido em segmentos homogêneos 
com relação à capacidade de suporte do subleito. Para cada 
segmento homogêneo tem-se um valor de ISC de Projeto.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
DNER-PRO 277/97 –
Metodologia para controle 
estatístico de obras e serviços
ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
Definir o ISCproj de um dado trecho rodoviário para o qual será 
realizado um projeto. Material do subleito foi coletado, segundo 
um plano de sondagem previamente aprovado e, em seguida, 
enviado para um laboratório de solos para caracterização físico-
mecânica, do que resultou a Tabela:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
29 1,5 4,50
35 39,0 0,04
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
79 6,0 2,50
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
83 15,0 0,33
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
113 12,0 2,10
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
1º PASSO: Definição dos segmentos homogêneos
2º PASSO: Excluir os locais onde haverá substituição do 
subleito para definição do ISC Proj.
DER/MG
DNIT
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
Expansão > 2%
ISC < 5%
Expansão > 2%
ISC < 2%
2º PASSO:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
29 1,5 4,50
35 39,0 0,04
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
79 6,0 2,50
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
83 15,0 0,33
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
113 12,0 2,10
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
2º PASSO:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
35 39,0 0,04
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
83 15,0 0,33
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
Número de amostras: 23
3º PASSO: Aplicar o controle estatístico, conforme DNER-
PRO 277/97 – Metodologia para controle estatístico de 
obras e serviços
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
Número de amostras: 23
3º PASSO:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
Número de amostras: 23
ISCmin = ISCmédio - ks
3º PASSO:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
= (14+15+16+23+...+16+19+16+17) / (23)
= (463) / (23) = 20,1 
s = ((14-20,1)2 + (15-20,1)2+...+(16-20,1)2+(17-20,1)2)
(23-1)
S = 8,11
4º PASSO: Eliminar valores menores do que 0,80 x ISCmin.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ISCmin = ISCmédio - ks
Número de amostras: 23 INTERPOLAÇÃO LINEAR
K23 = 1,0025 ~1,003
4º PASSO: Eliminar valores menores do que 0,80 x ISCmin.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ISCmin = ISCmédio - ks
N ISCmédio
S 
(desvpad)
K ISCproj = ISCmin 0,80*ISCmin
23 20,1 8,11 1,003 12,0 9,6
4º PASSO:
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
35 39,0 0,04
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
83 15,0 0,33
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
Não há valores menores do que 0,80 x ISCmin = 9,6 %. 
5º PASSO: Eliminar o maior dos valores restantes.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
35 39,0 0,04
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
83 15,0 0,33
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
6º PASSO: Repetir os passos anteriores até que o ISCmin
calculado seja inferior ao valor calculado anteriormente.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
2 14,0 0,38
8 15,0 0,46
16 16,0 0,21
24 23,0 0,08
44 33,0 0,08
49 31,0 0,40
53 39,0 0,57
60 29,0 0,36
68 18,0 0,25
76 16,0 0,23
83 15,0 0,33
ESTACA ISC (%) Exp.(%)
91 14,0 0,45
98 17,0 0,21
108 14,0 0,56
118 13,0 0,78
126 19,0 0,32
135 16,0 0,25
143 14,0 0,15
150 16,0 0,28
154 19,0 0,42
158 16,0 0,23
162 17,0 0,22
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
N ISCmédio
S 
(desvpad)
K ISCproj = ISCmin 0,80*Xmin
23 20,1 8,11 1,003 12,0 9,6
22 19,3 7,16 1,005 12,1 9,7
21 18,3 5,78 1,01 12,5 10,0
20 17,6 4,83 1,025 12,7 10,1
19 16,9 3,75 1,04 13,0 10,4
18 16,2 2,41 1,05 13,7 10,9
17 15,8 1,78 1,06 13,94 11,15
16 15,6 1,63 1,08 13,87 11,09
15 15,4 1,40 1,1 13,86 11,08
Adotar como ISCproj o valor anterior, ou seja, o maior dos 
ISCmin calculados.
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ISCproj = ISCmin
13,94
13,87
ISCproj = 13,94 ~ 14,00
Análise gráfica
ISC DE PROJETO (SUBLEITO) - EXERCÍCIO
ISC
EST.
Método do DNER ou Método do DNIT
 ISC DE PROJETO (SUBLEITO)
 COEFICIENTES ESTRUTURAIS
 TRÁFEGO (NÚMERO N)
Tráfego (carga rodoviária)
NÚMERO EQUIVALENTE DE OPERAÇÕES 
DO EIXO PADRÃO N (NÚMERO N)
Expressa a quantidade de efeitos destrutivos unitários 
(equivalentes ao desgaste provocado pela passagem de um 
eixo simples de rodas duplas, pesando 8,2 t) que o pavimento 
deverá estar preparado para suportar.
NÚMERO N
Este número é composto pelo Volume de tráfego diário e seu 
crescimento durante a vida útil, pelo Fator de veículo e pelo 
Fator climático.
NÚMERO N - EXERCÍCIO
1000
NÚMERO N - EXERCÍCIO
Vm = Volume médio diário de tráfego
FE = Fator de eixos 
NÚMERO N - EXERCÍCIO
NÚMERO N - EXERCÍCIO
FC = Fator de carga
NÚMERO N - EXERCÍCIO
FC = Fator de carga
FC = Fator 
de carga
NÚMERO N -
EXERCÍCIO
NÚMERO N - EXERCÍCIO
FR = Fator climático
NÚMERO N - EXERCÍCIO
Dimensionamento de pavimento
Com o número de solicitações N, o ISC das camadas, e os 
coeficientes de equivalência estrutural (k), forma-se um 
sistema de inequações para obtenção das espessuras das 
camadas, mediante a análise do ábaco de dimensionamento.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
Dimensionar o pavimento de rodovia em que N = 7 x 106, 
sabendo-se que:
 Subleito - ISC = 12%
 Sub-base (70% bica corrida + 30% solo argiloso) - ISC = 20%
 Base (bica corrida) - ISC = 80%
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
1º PASSO: Definir o tipo e espessura mínima do revestimento. 
N ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO BETUMINOSON  106 Tratamentos superficiais betuminosos 
10
6
 < N  5 x 106 Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura 
5 x 10
6
 < N  107 Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura 
10
7
 < N  5 x 107 Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura 
N > 5 x 10
7
 Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura 
 
N = 7 x 106
CBUQ
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
2º PASSO: Definir os coeficientes de equivalência estrutural. 
KR = 2,00
KB = 1,00
KS = 1,00
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
3º PASSO: Definir as espessuras sobre as camadas do 
subleito e sub-base. 
SUBLEITO
H12 = 38 cm
SUB-BASE
H20 = 26 cm
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
4º PASSO: Resolver as inequações.
7,5 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 26 cm
B ≥ (26 – 15) = 11 cm
Adotar B = 15,0 cm
Espessura mínima para 
camadas granulares
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
4º PASSO: Resolver as inequações.
7,5 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 ≥ 38 cm
h20 ≥ (38 – 15 – 15) = 8 cm
Adotar h20 = SB = 15,0 cm
Espessura mínima para camadas 
granulares
Espessuras mínimas recomendadas
 Misturas asfálticas = 3,0 cm
 Camadas granulares = 15,0 cm
 Camadas estabilizadas com cimento = 10,0 cm 
 Camadas de solo fino (reforço do subleito) = 30,0 cm
R = 7,5 cm de CBUQ
B = 15,0 cm de bica corrida
H20 = SB = 15,0 cm de 70% bica corrida + 30% solo argiloso
Estrutura do pavimento
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - EXERCÍCIO
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
Dimensionar o pavimento em que o N = 1 x 103, sabendo-se 
que o subleito tem um ISC = 3% e dispondo-se de material 
granular para o reforço do subleito, com ISC = 9%. Tem-se um 
material para granular para a sub-base com ISC = 20% e 
material estabilizado com cimento (resistência a compressão de 
21 kg/cm aos 7 dias) para base com ISC = 60%.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
1º PASSO: Definir o tipo e espessura mínima do revestimento. 
N ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO BETUMINOSO 
N  106 Tratamentos superficiais betuminosos 
10
6
 < N  5 x 106 Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura 
5 x 10
6
 < N  107 Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura 
10
7
 < N  5 x 107 Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura 
N > 5 x 10
7
 Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura 
 
N = 1 x 103
TSD
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
2º PASSO: Definir os coeficientes de equivalência estrutural. 
KR = 1,20
KB = 1,20
KS = 1,00
Kref = 0,70
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
3º PASSO: Definir as espessuras sobre as camadas do 
subleito e sub-base. 
SUBLEITO
H3 = 43 cm
REFORÇO
Hm = H9 = 25 cm 
SUB-BASE
H20 = 15 cm
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
4º PASSO: Resolver as inequações.
3 x 1,2 + B x 1,2 ≥ 15 cm
1,2 x B ≥ (15 - 3,6) = 11,4 cm
B ≥ (11,4) / 1,2 = 9,5 cm
Adotar B = 10,0 cm
Espessura mínima para camadas 
estabilizadas com cimento
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
4º PASSO: Resolver as inequações.
3 x 1,2 + 10 x 1,2 + h20 x 1,0 ≥ 25 cm
h20 ≥ (25 - 12 - 3,6) = 9,4 cm
Adotar h20 = SB = 15,0 cm
Espessura mínima para camadas 
granulares
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
4º PASSO: Resolver as inequações.
3 x 1,2 + 10 x 1,2 + 15 x 1,0 + hn x 0,7 ≥ 43 cm
hn x 0,7 ≥ (43 -12 - 15 - 3,6) cm
Hn ≥ (12,4) / 0,7 = 17,71 cm
Adotar hn = Ref = 18,0 cm
R = TSD
B = 10,0 cm
H20 = SB = 15,0 cm
Estrutura do pavimento
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO – EXERCÍCIO 2
Hn = Ref = 18,0 cm
PARA PRATICAR
Exercício 1
Dimensionar o pavimento para rodovia em que N = 2,0 x 107
sabendo-se que o sub leito apresenta um ISC = 6. Dispõe-se 
de material para sub base com ISC = 30 e de material para 
base. Adotar concreto betuminoso como revestimento.
PARA PRATICAR
Exercício 2
Dimensionar o pavimento para rodovia em que N = 1,5 x 106
sabendo-se que o sub leito apresenta um ISC = 4. Dispõe-se 
de material para reforço sub leito com ISC = 20 e de material 
para base.
PARA PRATICAR
Exercício 3
Dimensionar o pavimento para rodovia em que N = 4,5 x 105
sabendo-se que o sub leito apresenta um ISC = 6. Dispõe-se 
de material para sub base com ISC = 20 e de material para 
base.
PARA PRATICAR
Exercício 4
Dimensionar o pavimento para rodovia em que N = 4,0 x 107
sabendo-se que o sub leito apresenta um ISC = 30. Adotar 
concreto betuminoso como revestimento. Se houver 
necessidade de reforço, considerar ISC = 20.