Prévia do material em texto
2 UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS MARQUÊS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA “Elaboração de um projeto de pavimentação, assim como cálculo das espessuras das camadas” N101CF4 – BRUNO AZEVEDO ARANTES [EC7P13] D04JFA4 – CLAUDIO APARECIDO TOMÉ FILHO [EC8P13] N845BC1 – EMERSON EDUARD LIRUSSI JÚNIOR [EC8P13] C5797G6 – KYWBERT ROCHA DURAN [EC7P13] T5526A9 – MOACIR BENEDITO LEITE NETO [EC8P13] São Paulo 2019 CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA “Elaboração de um projeto de pavimentação, assim como cálculo das espessuras das camadas” Trabalho de desenvolvimento de cálculos para dimensionamento de um pavimento para uma determinada rota, a partir de um estudo de caso, aprestado à Universidade Paulista Campus Marquês como exigência para aprovação na matéria de Atividade Prática Supervisionada de Engenharia Civil. Orientador: Prof. Erly São Paulo 2019 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 5 2. OBJETIVO 6 3. TIPOS DE SOLOS 7 3.1 Formação e composição do solo 7 3.2 Classificação dos solos 7 4. TIPOS DE PAVIMENTO 9 5. TIPOS DE EIXOS 11 5.1 Eixos dos veículos que passam na rota do projeto 11 5.1.1 Caminhão – 2CC 11 5.1.2 Ônibus Fretado – 2CB 12 5.1.3 Ônibus Urbano – 3CB 12 6. HISTÓRICO DA ROTA ESCOLHIDA 13 6.1 Ruas da rota 14 6.1.1 Rua Maria Paula 14 6.1.2 Avenida Senador Queiroz 14 6.1.3 Avenida Ipiranga 14 7. MEMORIAL DE CALCULOS 15 7.1 Calculo N (trafego médio) 15 7.3 Determinar DNIT da ida 29 7.3.1 Determinar espessura total (HT) 29 7.3.2 Determinar espessura da Base 31 7.3.3 Determinar espessura da sub-base 31 7.3.4 Resultado obtido 32 7.4 Determinar DNIT da volta 32 7.4.1 Determinar espessura total (HT) 32 7.4.2 Determinar espessura da Base 33 7.4.3 Determinar espessura da sub-base 34 7.4.4 Resultado obtido 34 8. CONSTRUÇÃO DA MAQUETE 35 8.1 Fotos da construção da maquete 36 9. CONCLUSÃO 39 Bibliografia 40 Índice de figuras Figura 1: Eixo caminhão 2CC 11 Figura 2: Caminhão 2CC 11 Figura 3: Eixo ônibus 2CB 12 Figura 4: Ônibus Fretado 2CB 12 Figura 5: Ônibus Urbano 3CB 12 Figura 6: Eixo tandem duplo do ônibus 3CB 12 Figura 1: Ábaco utilizado para dimensionamento de camadas do pavimento 30 Figura 8: Construção da maquete em residência 36 Figura 9: Finalização da maquete na faculdade 36 Figura 10: Visão lateral da maquete finalizada 37 Figura 11: Visão lateral da maquete finalizada 37 Figura 12: Visão frontal maquete IDA 38 Figura 13: Visão frontal maquete VOLTA 38 Índice de tabelas Tabela 1: VT pontos 1, 2, 4 e VT total IDA 17 Tabela 2: VT pontos 1, 2, 4 e VT total VOLTA 17 Tabela 3: Cálculo do FEC 18 Tabela 4: Resultados do FEC 18 Tabela 5: Cálculos dos totais de eixos pontos 1, 2 e 4 IDA 19 Tabela 6: Cálculos dos totais de eixos pontos 1, 2 e 4 VOLTA 20 Tabela 7: Carga para cada tipo de eixo IDA 20 Tabela 8: Carga para cada tipo de eixo VOLTA 21 Tabela 9: Cálculo de sobrecarga IDA 22 Tabela 10: Cálculo de sobrecarga VOLTA 24 Tabela 11: Cálculo do FC IDA 25 Tabela 12: Cálculo do FC VOLTA 26 Tabela 13: Cálculo do FE IDA 26 Tabela 14: Cálculo do FE VOLTA 27 Tabela 15: Cálculo do FV IDA 27 Tabela 16: Cálculo do FV VOLTA 28 Tabela 17: Cálculo do N IDA 28 Tabela 18: Cálculo do N VOLTA 28 Tabela 19: N adotado IDA e VOLTA 28 Tabela 20: Espessura mínima do revestimento 30 Tabela 21: Determinação do K 31 Tabela 22: Espessura do pavimento 32 Tabela 23: Espessura mínima do revestimento 33 Tabela 24: Determinação do K 33 Tabela 25: Espessura do pavimento 34 1. INTRODUÇÃO Neste trabalho será apresentado um projeto de pavimentação completo onde terá explicado o processo e com as informações coletadas desenvolveremos cálculos para o dimensionamento das espessuras das camadas de um pavimento para uma determinada rota a ser estudada e escolhida entre as 24 rotas monitoradas pelo CET (Companhia de engenharia de trafego de município de São Paulo). O foco principal deste trabalho é o pavimento, que é um revestimento sobre alguma superfície, constituído por diferentes camadas de diferentes características, onde sua principal função é distribuir as cargas, apresentando uma superfície que resista aos esforços sem romper ou deformar e oferecer segurança e conforto aos seus usuários. 2. OBJETIVO O objetivo desse trabalho é a elaboração de um estudo de caso onde será abordado um projeto de pavimentação para uma determinada rota cuja apresentação será por meio de um relatório técnico acompanhado de um memorial de cálculo e seguido de uma maquete para melhor visualização da estrutura de pavimento que foi dimensionada. 3. TIPOS DE SOLOS O Solo é a camada superficial da crosta terrestre. Sendo um complexo formado por materiais minerais e orgânicos. 3.1 Formação e composição do solo O resultado da ação de vários elementos resulta no solo, sendo eles: água, clima, organismos vivos, relevo, tipo de rocha e o tempo de atuação desses fatores. Originando diferentes tipos de solo em função da ação conjunta. A decomposição das rochas por ação de agentes físicos, químicos e biológicos dão origem aos componentes minerais. Já a incorporação e a decomposição de elementos orgânicos animais e vegetais são responsáveis pela fertilidade. 3.2 Classificação dos solos Referente a cor, os solos podem ser de três grupos: · Avermelhados e amarelos -São indicadores da presença de óxido de ferro; · Escuros – indicadores de presença de materiais orgânicos; · Claros - indicam a pouca presença ou até mesmo ausência de materiais orgânicos. Com relação a textura os solos, são classificados: · Arenoso - retém pouca quantidade de água e nutrientes, por possuir poros grandes que facilitam no escoamento da água; · Argiloso - retém mais água e nutrientes como cálcio, potássio e ferro; · Orgânico - composto por materiais orgânicos em processo de decomposição junto da areia e argila. Quanto aos solos mais encontrados no Brasil, destacam-se dois tipos, o massapê e a terra roxa, onde: · Massapê - solo escuro, argiloso e orgânico, originado da desagregação e decomposição da rocha gnaisse. Bem presente em trecho do Nordeste Brasileiro, principalmente na região chamada de Zona da Mata, onde se cultiva a cana-de-açúcar. · Terra roxa - solo avermelhado, originado da decomposição do basalto. Muito presente no oeste do estado de São Paulo e norte do Paraná. É excelente para a agricultura como por exemplo cultivo do café. 4. TIPOS DE PAVIMENTO Os pavimentos de rodovias são classificados por três tipos em função da sua deformação e dos materiais que os constituem, podendo assim ser pavimento flexível, pavimento rígido ou pavimento semirrígido. Para realizar a determinação de cada um desses tipos, dependemos da intensidade do tráfego naquele trecho a ser estudado e da qualidade de resistência do subleito. No caso dos pavimentos flexíveis, suas camadas são ligadas por materiais betuminosos e possui deformações elásticas consideráveis ao pavimento. De acordo com manual (DNIT, 2006), o carregamento aplicado se distribui em partes aproximadamente equivalente entre as camadas. A camada superior é betuminosa, devendo ser impermeável à água e constituída por camada de desgaste, camada de regularização e camada de base que ajuda a resistir à tração por ser constituída por materiais ligados que asseguram uma resistência à fadiga. Já as camadas inferiores devem ser permeáveis, para que a água infiltrada no pavimento saia facilmente é constituído por material granular não ligante e juntamente com o solo de fundação constata resistência à compressão. Os pavimentos rígidos deformam menos por ser constituído pela camada superior de cimento, desempenhando o papel de revestimento e de base como uma única camada, sua camada de sub-base é constituída por material granular. Geralmente é aplicado em local com cargas concentradas de velocidade baixa. Já os pavimentos semirrígidos têm as camadas superiores constituída com misturas betuminosas, sendo que a camada de base é composta por materiais granulares tratados com ligantes hidráulicos, considerando uma importante influência na capacidade de carga do pavimento,absorvendo a maioria dos esforços verticais. A sub-base é formada sobre o material granular estabilizado mecanicamente. A escolha de cada um desses pavimentos é diferente perante as mesmas ações. Sendo que o pavimento flexível apresenta uma camada superficial em material betuminoso, permitindo conduzir uma maior concentração de tensões no solo devido às camadas superiores a flexibilidade enquanto o pavimento rígido tem maior distribuição de tensões no solo, como uma tensão máxima menor quando comparada com a tensão máxima dos pavimentos flexíveis. 5. TIPOS DE EIXOS A concepção de um pavimento deve levar em conta que uma estrutura que suporte os esforços do tráfego de veículos. Os veículos comerciais são mais danosos à estrutura, devido à sua grande capacidade de carga, e possuem diversas combinações de geometria de eixos. Sendo eles: · Eixo Simples de Roda Simples – ESRS; · Eixo Simples de Rodas Duplas – ESRD; · Eixo Tandem Duplo – ETD; · Eixo Tandem Triplo – ETT; · Eixo Duplo Direcional – EDD; · Eixo Especial – EE; As configurações de eixos e sua distribuição de cargas nos levam ao Fator de Equivalência de Carga (FEC), que analisando um eixo como padrão, consegue-se definir o potencial destrutivo de qualquer eixo. 5.1 Eixos dos veículos que passam na rota do projeto 5.1.1 Caminhão – 2CC · 2 Eixos; · Eixo Simples; · Distância longitudinal ≤ 3,50 m; · Carga suportada por eixo = 6,0 t. Figura 1: Eixo caminhão 2CC Figura 2: Caminhão 2CC 5.1.2 Ônibus Fretado – 2CB · Exclusivo para ônibus; · 2 Eixos; · Eixo traseiro composto por 4 pneumáticos; · Eixo dianteiro simples; · Carga suportada eixo traseiro = 10,0 t. Figura 3: Eixo ônibus 2CB Figura 4: Ônibus Fretado 2CB 5.1.3 Ônibus Urbano – 3CB · Exclusivo para ônibus; · 3 Eixos; · Eixo traseiro tandem duplo composto por um eixo com 4 · Outro eixo com 2 pneumáticos; · Eixo dianteiro Simples. Figura 5: Ônibus Urbano 3CB Figura 6: Eixo tandem duplo do ônibus 3CB 6. HISTÓRICO DA ROTA ESCOLHIDA A Rota 15G consiste basicamente, em anel viário localizado no centro da cidade de São Paulo, que justamente por esse motivo, recebe um grande volume de tráfego de veículos desde leves a pesados. Suas vias principais são: Rua Maria Paula, Av. Senador Queiroz e Av. Ipiranga, onde fazem ligações e cruzamentos com outras vias principais e viadutos do centro. Tais como Av. 9 de julho, Viaduto 9 de julho, Av. São João, Rua 24 de Maio, entre outras. Estar localizada no Centro e receber tráfego de outras vias de grande volume e ter uma certa quantia de semáforos, torna o trânsito na 15G bem carregado e com uma velocidade média relativamente baixa, principalmente nos horários de pico, onde se obtém no sentido anti-horário cerca de 13 km/h na parte da manhã e pouco mais 11 km/ na parte da tarde na pista da direita e cerca de 13 km/h na parte da manhã e mais de 14 na parte da tarde na pista da esquerda. Seu percurso total tem entorno de 5.300 metros, o tempo médio total gasto no percurso nos horários de pico é de 23 a 25 minutos na parte da manhã e de 21 a 30 minutos na parte da tarde e o volume total equivalente de veículos que transitam na G15 varia de 2000 a 7800 entre as 7:00 e 9:00 da manhã e 2000 a 4000 entre as 17:00 e 20:00 da tarde/noite. Escolhemos essa rota além de um apreço emocional, pois fica no centro e tem muitas estruturas históricas, o que faz com que os integrantes do grupo frequentem a mesma. Outro fator é ser um lugar situado no centro de São Paulo, facilitando o estudo da mesma e possíveis entregas de suprimentos para construção. Para as tabelas fornecidas e os próximos cálculos, ficaram especificadas como: · Via 1 - Av. Ipiranga, entre Av. São João e R. 24 de Maio · Via 2 - Viaduto 9 de Julho, entre sobre a Av. 9 de Julho e sobre a Av. 9 de Julho · Via 3 - Av. Rangel Pestana, entre R. 25 de Março e R. Bittencourt Rodrigues · Via 4 - Av. Senador Queiroz, entre R. 25 de Março e R. Barão de Duprat 6.1 Ruas da rota 6.1.1 Rua Maria Paula Aberta inicialmente na propriedade de Barões de Limeira por volta de 1894, de onde origina tal nome. Maria Paula Machado vinha de uma família típica de Barões e Baronesas, mãe de 9 filhos e casada com António de Barros Penteado. Com cerca de 500 metros de extensão, uma importante rota de trânsito do centro de São Paulo, faz parte de um minianel viário da cidade. Recebe tráfego de veículos da região da Praça da República, Viaduto 9 de julho e Jacareí. É uma via obrigatória para chegar à Praça da Sé e João Mendes, até por isso recebe um trânsito pesado de carros e ônibus. Abriga uma série de comércios e prédios comerciais, onde também se a Câmara Municipal de São Paulo. 6.1.2 Avenida Senador Queiroz A avenida Senador Queirós faz parte do conjunto de vias localizadas na região central, por onde passam milhares de pessoas, seguindo em direção à Avenida São João e a Ipiranga que pode ser considerada o seu prolongamento, após cruzarmos com a Avenida Prestes Maia. 6.1.3 Avenida Ipiranga Estendendo -se por quase 1,5km, a Av. Ipiranga vai da rua da Consolação até a Av. Cásper Líbero. Tendo seu nome inicia em 1865 apenas como rua Ipiranga, cujo nome escolhido em virtude de um projeto de construção de um monumento em homenagem à independência do Brasil. Já em 1934 recebeu a nomenclatura de Av. Ipiranga e hoje é uma das principais vias do centro de São Paulo que abriga diversos hotéis, bares e restaurantes. 7. MEMORIAL DE CALCULOS No dimensionamento de uma estrutura de pavimento, dependemos de aspectos como a condição do subleito, propriedades dos materiais utilizados, condições climáticas e característica do trafego presente naquele trecho. Onde as condições climáticas podem variar de acordo com o índice pluviométrico ou temperatura, quanto ao material pode variar de acordo com o solo, agregados ou aglomerastes utilizados e por fim o tráfego pode variar de acordo com a carga, classificação e pressão aplicada. O primeiro passo para o dimensionamento de um pavimento é definir as espessuras das diferentes camadas que o constituem, havendo uma variação das camadas de acordo com o tipo de pavimento a ser dimensionado, podendo ser flexível, semirrígido ou rígido. Como no nosso caso o pavimento é flexível, utilizaremos dessa opção para evitar que a pressão leve o pavimento a ruptura ou deformação. Com o auxílio do método empírico do DNIT, será necessário a utilização de um CBR relacionado com a capacidade do subleito, onde será usado o CBR fornecido de 10%. 7.1 Calculo N (trafego médio) Para o cálculo do tráfego médio normalmente, por meio de extrapolações, encontramos o valor do VDM (volume diário médio). Para prever uma futura situação, o ideal é que se tenha o conhecimento necessário sobre a população, emprego, renda economia e frota. Adotando um valor que condiz com a realidade. Se possível analisar vias com características parecida, podendo adotar como base para prever os cálculos futuros. Mediante algumas pesquisas realizadas pelo grupo chegamos à conclusão de que as 3 horas de pico correspondem a 1/3 do volume diário, tanto no período da manhã quanto no da tarde. Nos baseando nisso multiplicamos o volume total por 3 para acharmos o VDM. Sobre a taxa de crescimento procuramos prever para os 10 anos de projeto seguido os números atuais, pesquisamos variações dos últimos anos e chegamos a uma média de 4,5%, correspondendo a 0,045 decimal. Devido obras na via no trecho 3 e possíveis bloqueios ocorridos na época do levantamento de dados, não foi concebida uma tabela de informações do trecho volta. Com isso, para resultados mais precisos foi retirada dos cálculos o seguimento de ida deste ponto. Para iniciar os cálculos usamos a seguinte fórmula: Vp = V0 * (1 + P * t) · Vp = volume de tráfego no ano “p” · V0 = volume de tráfego no ano base (ano 0) · P = número de anos decorridos entre o ano “p” · e o ano 0 · t = taxa de crescimento anual O volume total solicitante ao longo do período de projeto é expressado pela seguinte fórmula: Vt = 365 * P * Vm · Vm = volume médio, expressado pela seguinte fórmula:Vm = (V0 + Vp) / 2 A partir das fórmulas e tabelas citadas acima, chegamos ao seguinte resultado, enfatizando que as tabelas em azul correspondem ao trecho de ida e as em marrom correspondem ao trecho da volta, seguindo essa premissa para todo o cálculo: PONTO 1 Manhã VP 15377,25 6687 VM 12991,125 Tarde VT 47417606,3 3918 PONTO 2 Manhã VP 24199,05 6393 VM 20444,025 Tarde VT 74620691,3 10296 PONTO 4 Manhã VP 35552,55 15690 VM 30035,775 Tarde VT 109630579 8829 IDA VT TOTAL 231668876,3 Tabela 1: VT pontos 1, 2, 4 e VT total IDA PONTO 1 Manhã VP 48398,1 22257 VM 40888,05 Tarde VT 149241383 11121 PONTO 2 Manhã VP 19783,8 5889 VM 16713,9 Tarde VT 61005735 7755 PONTO 4 Manhã VP 37592,7 16902 VM 31759,35 Tarde VT 115921628 9024 VOLTA VT TOTAL 326168745 Tabela 2: VT pontos 1, 2, 4 e VT total VOLTA Devido as variações das condições do tráfego, temos um efeito cumulativo das solicitações de tráfego, expressados em termos de fator de equivalência. O mesmo pode ser calculado pelo critério do AASHTO baseando-se na perca de serventia ou pelo critério do USACE que avalias os efeitos do carregamento na deformação. Como visto em aula, utilizamos a segunda opção que tem como a base a tabela abaixo: TPO DE EIXO FAIXAS DE CARGA (tf) EXPRESSÕES (UTILIZAR P EM tf) ESRS e ESRD 0 - 8 FEC = 2,0782 X 10⁻⁴ X P⁴’⁰¹⁷⁵ >= 8 FEC = 1,8320 X 10⁻⁶ X P⁶’²⁵⁴² ETD 0 - 11 FEC = 1,5920 X 10⁻⁴ X P³’⁴⁷²⁰ >= 11 FEC = 1,5280 X 10⁻⁶ X P⁵’⁴⁸⁴⁰ ETT 0 - 18 FEC = 8,0359 X 10⁻⁵ X P³’³⁵⁴⁹ >= 18 FEC = 1,3229 X 10⁻⁷ X P⁵’⁵⁷⁸⁹ Tabela 3: Cálculo do FEC Usando as fórmulas presentes na tabela acima chegamos nos seguintes valores: VEÍCULO CARGA FEC CAMINHÃO CHEIO 6 0,277913721 CAMINHÃO SOBREPESO 6,3 0,338094416 ONIBUS FRETADO CHEIO 10 3,289466511 ONIBUS FRETADO SOBREPESO 10,5 4,463212694 ONIBUS URBANO CHEIO 17 8,548801619 ONIBUS URBANO SOBREPESO 17,85 11,17139364 Tabela 4: Resultados do FEC De acordo com as classes, os eixos (Eixo Simples Roda Simples, Eixo Simples Roda Dupla, Eixo Tandem Duplo e Eixo Tandem Triplo) e o VDM, formamos as tabelas a baixo de acordo com cada ponto: IDA - PONTO 1 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 48 2CB 1 1 0 0 51 3BC 1 0 1 0 960 TOTAL 1107 51 960 0 1059 Total Eixos 2118 - IDA - PONTO 2 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 69 2CB 1 1 0 0 33 3BC 1 0 1 0 885 TOTAL 1056 33 885 0 987 Total Eixos 1974 - IDA - PONTO 4 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 183 2CB 1 1 0 0 45 3BC 1 0 1 0 114 TOTAL 525 45 114 0 342 Total Eixos 684 - Tabela 5: Cálculos dos totais de eixos pontos 1, 2 e 4 IDA VOLTA - PONTO 1 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 111 2CB 1 1 0 0 33 3BC 1 0 1 0 2184 TOTAL 2439 33 2184 0 2328 Total Eixos 4656 - VOLTA - PONTO 2 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 84 2CB 1 1 0 0 12 3BC 1 0 1 0 429 TOTAL 609 12 429 0 525 Total Eixos 1050 - VOLTA - PONTO 4 Classes Número de eixos VDM ESRS ESRD ETD ETT 2CC 2 0 0 0 54 2CB 1 1 0 0 6 3BC 1 0 1 0 1290 TOTAL 1404 6 1290 0 1350 Total Eixos 2700 - Tabela 6: Cálculos dos totais de eixos pontos 1, 2 e 4 VOLTA Para o cálculo do N, partimos da contagem classificada de veículos, multiplicando o VDM de cada classe pela quantidade de eixos, e posteriormente somamos, chegando assim no total de cada tipo de eixo a seguir: IDA - PONTO 1 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 1107 51 960 0 Total de eixos 2118 IDA - PONTO 2 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 1056 33 885 0 Total de eixos 1974 IDA - PONTO 4 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 525 45 114 0 Total de eixos 684 Tabela 7: Carga para cada tipo de eixo IDA VOLTA - PONTO 1 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 2439 33 2184 0 Total de eixos 4656 VOLTA - PONTO 2 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 609 12 429 0 Total de eixos 1050 VOLTA - PONTO 4 Classe Número de eixos ESRS ESRD ETD ETT Carga (tf) 6 10 17 25,5 Total 1404 6 1290 0 Total de eixos 2700 Tabela 8: Carga para cada tipo de eixo VOLTA O próximo passo foi pegar o total encontrado acima e acrescentar sobrecarga de 10% em 10% dos veículos, encontrando assim os seguintes resultados: IDA - PONTO 1 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 996,3 - - - 6,3 110,7 - - - 10 - 45,9 - - 10,5 - 5,1 - - 17 - - 864 - 17,85 - - 96 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 1107 51 960 0 Total geral 2118 IDA - PONTO 2 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 950,4 - - - 6,3 105,6 - - - 10 - 29,7 - - 10,5 - 3,3 - - 17 - - 796,5 - 17,85 - - 88,5 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 1056 33 885 0 Total geral 1974 IDA - PONTO 4 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 472,5 - - - 6,3 52,5 - - - 10 - 40,5 - - 10,5 - 4,5 - - 17 - - 102,6 - 17,85 - - 11,4 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 525 45 114 0 Total geral 684 Tabela 9: Cálculo de sobrecarga IDA VOLTA - PONTO 1 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 2195,1 - - - 6,3 243,9 - - - 10 - 29,7 - - 10,5 - 3,3 - - 17 - - 1965,6 - 17,85 - - 218,4 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 2439 33 2184 0 Total geral 4656 VOLTA - PONTO 2 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 548,1 - - - 6,3 60,9 - - - 10 - 10,8 - - 10,5 - 1,2 - - 17 - - 386,1 - 17,85 - - 42,9 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 609 12 429 0 Total geral 1050 VOLTA - PONTO 4 CARGA POR EIXO Carga (tf) Quantidade de eixos ESRS ESRD ETD ETT 6 1263,6 - - - 6,3 140,4 - - - 10 - 5,4 - - 10,5 - 0,6 - - 17 - - 1161 - 17,85 - - 129 - 25,5 - - - 0 26,775 - - - 0 Total 1404 6 1290 0 Total geral 2700 Tabela 10: Cálculo de sobrecarga VOLTA Prosseguindo o cálculo, temos que achar o valor do Fator de Carga (FC), que por sua vez baseia-se nos dados da carga, tipo de eixo, quantidade dos eixos e o FEC já calculado anteriormente. Achamos a porcentagem de cada tipo de eixo, descobrindo o P; logo após isso adicionamos o valor de FEC na tabela e multiplicando pela porcentagem (P), só que essa em decimal. Descobrindo assim o FEC*P de cada linha e somando no final para achamos o nosso FC. IDA - PONTO 1 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 996,3 47,03966 0,277913721 0,13072967 6,3 ESRS 110,7 5,226629 0,338094416 0,01767094 10 ESRD 45,9 2,167139 3,289466511 0,071287305 10,5 ESRD 5,1 0,240793 4,463212694 0,010747113 17 ETD 864 40,7932 8,548801619 3,487329839 17,85ETD 96 4,532578 11,17139364 0,50635212 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 2118 100 - 4,224116987 IDA - PONTO 2 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 950,4 48,1459 0,277913721 0,133804053 6,3 ESRS 105,6 5,349544 0,338094416 0,01808651 10 ESRD 29,7 1,504559 3,289466511 0,049491973 10,5 ESRD 3,3 0,167173 4,463212694 0,007461298 17 ETD 796,5 40,34954 8,548801619 3,449402477 17,85 ETD 88,5 4,483283 11,17139364 0,500845156 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 1974 100 - 4,159091466 IDA - PONTO 4 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 472,5 69,07895 0,277913721 0,191979873 6,3 ESRS 52,5 7,675439 0,338094416 0,025950229 10 ESRD 40,5 5,921053 3,289466511 0,194771043 10,5 ESRD 4,5 0,657895 4,463212694 0,029363241 17 ETD 102,6 15 8,548801619 1,282320243 17,85 ETD 11,4 1,666667 11,17139364 0,186189894 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 684 100 - 1,910574524 Tabela 11: Cálculo do FC IDA VOLTA - PONTO 1 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 2195,1 47,14562 0,277913721 0,131024143 6,3 ESRS 243,9 5,238402 0,338094416 0,017710745 10 ESRD 29,7 0,637887 3,289466511 0,020983066 10,5 ESRD 3,3 0,070876 4,463212694 0,00316336 17 ETD 1965,6 42,21649 8,548801619 3,609004395 17,85 ETD 218,4 4,690722 11,17139364 0,52401898 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 4656 100 - 4,305904688 VOLTA - PONTO 2 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 548,1 52,2 0,277913721 0,145070962 6,3 ESRS 60,9 5,8 0,338094416 0,019609476 10 ESRD 10,8 1,028571 3,289466511 0,033834513 10,5 ESRD 1,2 0,114286 4,463212694 0,005100815 17 ETD 386,1 36,77143 8,548801619 3,143516481 17,85 ETD 42,9 4,085714 11,17139364 0,456431226 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 1050 100 - 3,803563473 VOLTA - PONTO 4 Carga (tf) Tipo de Eixo QUANTIDADE P FEC FEC*P 6 ESRS 1263,6 46,8 0,277913721 0,130063621 6,3 ESRS 140,4 5,2 0,338094416 0,01758091 10 ESRD 5,4 0,2 3,289466511 0,006578933 10,5 ESRD 0,6 0,022222 4,463212694 0,000991825 17 ETD 1161 43 8,548801619 3,675984696 17,85 ETD 129 4,777778 11,17139364 0,533744363 25,5 ETT 0 0 0 0 26,775 ETT 0 0 0 0 Total - 2700 100 - 4,364944348 Tabela 12: Cálculo do FC VOLTA O próximo cálculo é do Fator de Eixo (FE), onde calculamos a porcentagem do VDM dos veículos do DNIT. Esse valor transformado em decimal, multiplicamos pelo número de eixos, como mostra a tabela a seguir: IDA - PONTO 1 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 48 4,532578 0,090652 2CB 2 51 4,815864 0,096317 3BC 3 960 90,65156 2,719547 Total 1059 100 2,906516 IDA - PONTO 2 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 69 6,990881 0,139818 2CB 2 33 3,343465 0,066869 3BC 3 885 89,66565 2,68997 Total 987 100 2,896657 IDA - PONTO 4 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 183 53,50877 1,070175 2CB 2 45 13,15789 0,263158 3BC 3 114 33,33333 1 Total 342 100 2,333333 Tabela 13: Cálculo do FE IDA VOLTA - PONTO 1 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 111 4,768041 0,095361 2CB 2 33 1,417526 0,028351 3BC 3 2184 93,81443 2,814433 Total 2328 100 2,938144 VOLTA - PONTO 2 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 84 16 0,32 2CB 2 12 2,285714 0,045714 3BC 3 429 81,71429 2,451429 Total 525 100 2,817143 VOLTA - PONTO 4 Classe Quantidade de eixos VDM P% FE 2CC 2 54 4 0,08 2CB 2 6 0,444444 0,008889 3BC 3 1290 95,55556 2,866667 Total 1350 100 2,955556 Tabela 14: Cálculo do FE VOLTA Em seguida calculamos o FV que corresponde ao resultado do produto do FE pelo FC, onde: · FE = fator de eixo; · FC = fator de carga; Chegando nos valores abaixo: IDA - PONTO 1 IDA - PONTO 2 IDA - PONTO 4 FC 4,224116987 FC 4,159091 FC 1,910575 FE 2,906515581 FE 2,896657 FE 2,333333 FV 12,27746184 FV 12,04746 FV 4,458007 Tabela 15: Cálculo do FV IDA VOLTA - PONTO 1 VOLTA - PONTO 2 VOLTA - PONTO 4 FC 4,305904688 FC 3,803563 FC 4,364944 FE 2,93814433 FE 2,817143 FE 2,955556 FV 12,65136944 FV 10,71518 FV 12,90084 Tabela 16: Cálculo do FV VOLTA E por fim calculamos o N que é o indicador de quantas repetições de carga o pavimento irá receber ao longo de sua vida útil, seguindo a seguinte fórmula: N = Vt * FV * FR · Vt = volume total de veículos ao longo do período de projeto · FV = Fator de Veículo · FR = Fator Climático Regional Chegando assim nos resultados abaixo: PONTO 1 PONTO 2 PONTO 4 VT 47417606,25 VT 74620691,25 VT 109630578,8 FV 12,27746184 FV 12,04745948 FV 4,458007223 N 582167851,1 N 898989753,9 N 488733911,9 Tabela 17: Cálculo do N IDA PONTO 1 PONTO 2 PONTO 4 VT 149241382,5 VT 61005735 VT 121501747,5 FV 12,65136944 FV 10,71518167 FV 12,90083552 N 1888107866 N 653687533,3 N 115921627,5 Tabela 18: Cálculo do N VOLTA Diante dos resultados obtidos, adotamos a situação mais desfavorável, ou seja, o N de maior valor. IDA 898989753,9 VOLTA 1888107866 Tabela 19: N adotado IDA e VOLTA 7.3 Determinar DNIT da ida Para iniciarmos os cálculos temos os seguintes dados iniciais: · Tráfego médio: N ≈ 9E+08. · Base: pré misturada a quente (PMQ) com espessura mínima de 5 cm e máxima de 15 cm. · Sub-base de solo-brita com espessura mínima de 12 cm e máxima de 25cm. · CBR subleito de 10 %. 7.3.1 Determinar espessura total (HT) Usando o ábaco de operação de eixos e os dados N, junto ao CBR achamos a espessura em centímetros (eixo Y), portanto nosso HT é de 55 centímetros. Figura 1: Ábaco utilizado para dimensionamento de camadas do pavimento Em seguida utilizamos da tabela abaixo para a determinação da espessura do revestimento de acordo com o trêfego médio, e o material recomendado achamos nossa espessura de R=12,5 cm. Número N Material recomendado Espessura mínima (cm) N <= 10^6 Tratamento betuminoso - 10^6 < N <= 5*10^6 Concreto asfáltico 5,0 N <= 10^6 Concreto asfáltico 7,5 10^7 < N <= 5* 10^7 Concreto asfáltico 10,0 N > 5*10^7 Concreto asfáltico 12,5 Tabela 20: Espessura mínima do revestimento O passo seguinte é verificar se a estrutura necessita de uma sub-base a partir da Fórmula. R*Kr+B*Kb>Ht Onde Kr e Kb são determinados a partir da seguinte tabela: Componentes do pavimento Coeficiente K Base ou revestimento de concreto betuminoso 2 Base ou revestimento de pré misturado a quente de graduação densa 1,7 Base ou revestimento de pré misturado a frio, de graduação densa 1,4 Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,2 Camadas granulares 0,77 a 1,00 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias superior a 45 kg/cm² 1,7 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 45 kg/cm² e 28 kg/cm² 1,4 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 28 kg/cm² e 21 kg/cm² 1,2 Tabela 21: Determinação do K Portanto aplicando os dados na fórmula, obtemos 12,5*2+B*1,7>=55 e chegando ao B>=17,64706, como B é maior que a espessura máxima permitida, é necessária uma camada de sub-base. 7.3.2 Determinar espessura da Base Para a realização desse dimensionamento iremos analisar o nosso N > 5*10^7, que corresponde ao CBR maior ou igual a 80% segundo o manual do DNIT. A partir dessa informação, usamos da seguinte fórmula: R*Kr+B*Kb>=H20 Onde com auxílio do mesmo ábaco de operações de eixo e os dados coletados, determinamoso H20 igual a 32 centímetros. Portanto aplicando os dados na fórmula, obtemos 12,5*2+B*1,7>=32 e chegamos ao valor B>=4,117647, como B é menor que a espessura mínima permitida, é necessário adotar o valor mínimo de 5 centímetros. 7.3.3 Determinar espessura da sub-base Para a realização desse dimensionamento iremos aplicar os dados coletados até o momento e inserir na seguinte fórmula: R*KR+B*KB+hsb*Ksb>=HT Portanto obtemos 12,5*2+5*1,7+hsb*1>=55 e chegamos ao valor de hsb maior ou igual a 21,5 e assim adotando o valor aproximado de 22 centímetros. 7.3.4 Resultado obtido A estrutura resultante ficou da seguinte forma: Concreto asfáltico 12,5 cm (CBUQ ou CAUQ) PMQ 5 cm Solo-brita 22 cm Subleito Existente de 15,5 cm (CBR >= 10%) Tabela 22: Espessura do pavimento 7.4 Determinar DNIT da volta Para iniciarmos os cálculos temos os seguintes dados iniciais: · Tráfego médio: N ≈ 1,9E+09. · Base: pré misturada a quente (PMQ) com espessura mínima de 5 cm e máxima de 15 cm. · Sub-base de solo-brita com espessura mínima de 12 cm e máxima de 25 cm. · CBR subleito de 10 %. 7.4.1 Determinar espessura total (HT) Usando o ábaco de operação de eixos e os dados N, junto ao CBR achamos a espessura em centímetros (eixo Y), portanto nosso HT é de 57 centímetros. Em seguida utilizamos da tabela abaixo para a determinação da espessura do revestimento de acordo com o trêfego médio, e o material recomendado achamos nossa espessura de R=12,5 cm. Número N Material recomendado Espessura mínima (cm) N <= 10^6 Tratamento betuminoso - 10^6 < N <= 5*10^6 Concreto asfáltico 5,0 N <= 10^6 Concreto asfáltico 7,5 10^7 < N <= 5* 10^7 Concreto asfáltico 10,0 N > 5*10^7 Concreto asfáltico 12,5 Tabela 23: Espessura mínima do revestimento O passo seguinte é verificar se a estrutura necessita de uma sub-base a partir da Fórmula. R*Kr+B*Kb>Ht Onde Kr e Kb são determinados a partir da seguinte tabela: Componentes do pavimento Coeficiente K Base ou revestimento de concreto betuminoso 2 Base ou revestimento de pré misturado a quente de graduação densa 1,7 Base ou revestimento de pré misturado a frio, de graduação densa 1,4 Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,2 Camadas granulares 0,77 a 1,00 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias superior a 45 kg/cm² 1,7 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 45 kg/cm² e 28 kg/cm² 1,4 Solo cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 28 kg/cm² e 21 kg/cm² 1,2 Tabela 24: Determinação do K Portanto aplicando os dados na fórmula, obtemos 12,5*2+B*1,7>=57 e chegando ao B>=18,83; como B é maior que a espessura máxima permitida, é necessária uma camada de sub-base. 7.4.2 Determinar espessura da Base Para a realização desse dimensionamento iremos analisar o nosso N>5*10^7, que corresponde ao CBR maior ou igual a 80% segundo o manual do DNIT. A partir dessa informação, usamos da seguinte fórmula: R*Kr+B*Kb>=H20 Onde com auxílio do ábaco de operações de eixo e os dados coletados, determinamos o H20 igual a 35 centímetros. Portanto aplicando os dados na fórmula, obtemos 12,5*2+B*1,7>=35 e chegamos ao valor B>=5,88, como B é menor que a espessura mínima permitida, é necessário adotar o valor mínimo de 6 centímetros. 7.4.3 Determinar espessura da sub-base Para a realização desse dimensionamento iremos aplicar os dados coletados até o momento e inserir na seguinte fórmula: R*KR+B*KB+hsb*Ksb>=HT Portanto obtemos 12,5*2+6*1,7+hsb*1>=57 e chegamos ao valor de hsb maior ou igual a 21,8 e assim adotando o valor aproximado de 22 centímetros. 7.4.4 Resultado obtido A estrutura resultante ficou da seguinte forma: Concreto asfáltico 12,5 cm (CBUQ ou CAUQ) PMQ 6 cm Solo-brita 22 cm Subleito Existente de 16,5 cm (CBR >= 10%) Tabela 25: Espessura do pavimento 8. CONSTRUÇÃO DA MAQUETE Após nossos cálculos descobrimos quais deveriam ser as dimensões das camadas de nosso pavimento, visto que usaríamos uma medida para um lado da rota (IDA) e uma diferente para o outro (VOLTA), assim economizando material e mão de obra, sem perder qualidade. Nos cruzamentos onde as vias se conectarão, vamos fazer um leve nivelamento visto que a diferença entre suas alturas é de 2 centímetros e com isso não haverá problemas. Após avaliarmos todas as etapas iniciamos a construção adicionando uma divisória para melhor visualização de qual estrutura seria da IDA e qual seria da VOLTA, sempre lembrando que foi realizado o mesmo processo para ambos os lados, apenas com alterações nas alturas. Começamos adicionando nosso subleito, que no caso foi terra comum que localizamos em um local de plantio; logo após para sub-base utilizamos brita graduada simples que conseguimos de uma construção. O único problema encontrado pelo grupo foi no momento de colocar nossa base de PMQ (Pré Misturado a Quente), devido sua temperatura na hora de ser adicionado sem dúvida que nosso recipiente seria avariado e com isso construímos a base e o revestimento de concreto asfáltico com o mesmo material. Para manter as dimensões calculadas, utilizamos da escala 1:4. 8.1 Fotos da construção da maquete Figura 8: Construção da maquete em residência Figura 9: Finalização da maquete na faculdade Figura 10: Visão lateral da maquete finalizada Figura 11: Visão lateral da maquete finalizada Figura 12: Visão frontal maquete IDA Figura 13: Visão frontal maquete VOLTA 9. CONCLUSÃO A engenharia civil vem em crescente evolução e é fundamental para o desenvolvimento do ser humano desde os séculos passados, colaborando com a agilidade, praticidade e melhoria da qualidade de vida em diversos momentos do nosso cotidiano, além de satisfazer necessidades básicas como a da locomoção. Conclui-se então que o dimensionamento das espessuras das camadas de um pavimento (revestimento, base, sub-base e subleito) junto com o estudo de caso e escolha correta do tipo de pavimento a ser realizados são de suma importância para a locomoção do nosso dia a dia. Para o desenvolvimento do projeto realizamos um estudo de caso assim definindo as características das vias e a partir dessa informação constatamos o tipo de pavimento que melhor se adequa. Por fim realizamos o memorial de cálculos e verificamos que a solução adotada no dimensionamento está compatível com as características determinadas pelo grupo. Bibliografia Arquivo Histórico de São Paulo. (s.d.). SP Bairros. Fonte: SP Bairros: https://www.spbairros.com.br/avenida-ipiranga/ Bixiga. (s.d.). Portal do Bixiga. Fonte: Portal do Bixiga: http://www.portaldobixiga.com.br/ruas-e-avenidas/rua-dona-maria-paula/ CAVA, F. (20 de Novembro de 2017). Alem da Inércia. Fonte: Alem da Inércia: https://alemdainercia.wordpress.com/2017/11/20/superestrutura-rodoviaria-outras-misturas-asfalticos/ DNER. (1981). Pesquisas Rodoviárias. Fonte: DNIT: http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/667_metodo_de_projeto_de_pavimentos_flexiveis.pdf DNIT. (Abril de 2012). Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Fonte: DNIT: http://www.dnit.gov.br/download/rodovias/operacoes-rodoviarias/pesagem/qfv-2012-abril.pdf Época, N. O. (10 de Outubro de 2012). Negócios. Fonte: Época: https://epocanegocios.globo.com/Informacao/Resultados/noticia/2012/10/sp-tem-maior-taxa-de-crescimento-de-fluxo-de-veiculos.html Mapa da obra. (01 de Agosto de 2016). Mapa da obra. Fonte: Mapa da Obra: https://www.mapadaobra.com.br/capacitacao/conheca-os-diferentes-tipos-de-pavimentos-para-vias-publicas/ Redação. (03 de Julho de 2019). Estradas. Fonte: Estradas O portal de rodovias do Brasil: https://estradas.com.br/pesquisa-mostra-crescimento-no-trafego-de-veiculos-na-grande-sp/ SP, P. (Abril de 2004). Cidade de São Paulo. Fonte: Capital SP: https://www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/upload/infraestrutura/arquivos/SMSO%202018/NORMAS%20TECNICAS%20DE%20PAVIMENTACAO/INSTRUCAO%20DE%20PROJETOS/ip_04_2004_dimensionamento_de_pavimentos_flexivies_para-trafego_leve_e_medio.pdfVIANA, D. (17 de Maio de 2019). Guia da Engenharia. Fonte: Guia da Engenharia: https://www.guiadaengenharia.com/pavimento-flexivel-exemplo/