anotaÇÕes de aula tt051 - pavimentaÇÃo · - pavimentação asfáltica – materiais, projeto e...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

Setor de Tecnologia

Departamento de Transportes

ANOTAÇÕES DE AULA

TT051 - PAVIMENTAÇÃO

Curitiba, Agosto de 2017.

Pavimentação – TT051

Profª Daniane Franciesca Vicentini – Departamento de Transportes (Bloco V)

Email: [email protected]

Apresentação da disciplina:

O conteúdo programático da disciplina baseia-se, em grande parte, na ementa, disponível no site. É uma disciplina densa (antigamente era ministrada em dois semestres e agora deve ser vista em somente um), exigindo muita dedicação por parte do aluno para seu efetivo aprendizado. Os principais objetivos desta disciplina são:

Conhecer os tipos e usos dos materiais que são utilizados na pavimentação rodoviária brasileira, propriedades, ensaios, aplicação e execução;

Noções sobre dosagem;

Apresentação de alguns métodos de dimensionamento de pavimentos.

Requisitos para aprovação na disciplina:

1. Frequência: OBRIGATÓRIA e dará acesso ao exame final (caso necessário). O aluno poderá ter no máximo 14 faltas (ou seja, 7 aulas), e é de seu interesse acompanhar seu estado. Atestados aceitos (porém, não abonam faltas, somente no caso de coincidir com o dia da avaliação, dará ao aluno direito de fazer a segunda chamada): B.O., compromisso intransferível representando a UFPR (representação discente, evento esportivo, congresso), outros conforme análise. Estágio não será aceito como motivo para faltas. O atestado/documento deverá ser apresentado em até três dias após a falta. A chamada será feita regularmente e poderá ser realizada a qualquer momento, durante o período da aula, a partir dos 15 min. iniciais e não será repetida. De qualquer forma, haja com respeito aos demais colegas, evitando chegar atrasado(a) ou provocando outros ruídos desnecessários e que perturbem a concentração de todos os presentes.

2. Avaliações: - 1º TE: prova (Módulo Materiais). Data: 25/09/2017. - 2º TE: prova (Módulo Dimensionamento). Data: 24/11/2017. - 2ª Chamada: Data: 01/12/2017. - Exame final: composta de uma parte teórica e questões práticas. EVITAR!!! As melhores chances para aprovação serão dadas no decorrer da disciplina. Dediquem-se! Data a ser marcada pela coordenação (prevista entre 11/12/2017 e 15/12/2017).

3. Característica didático/pedagógica da disciplina:

Homogeneização: nesta disciplina, é importante que o conteúdo seja visto sequencialmente. Assim, a disciplina é homogeneizada em termos de conteúdo (cada professor ministra o mesmo conteúdo teórico-conceitual em sua turma) e no segundo bloco da matéria há a possibilidade (a confirmar) de os professores realizarem a troca de turmas (o chamado “rodízio de professores”) para homogeneização mais plena.

Aulas presenciais expositivo-dialogadas (quadro e giz, apostila e o site do DTT contem alguns slides para complementar), com a participação ativa dos alunos. As avaliações da disciplina serão elaboradas de modo a favorecer os alunos mais assíduos e participativos. A participação em aula também poderá ser cobrada de forma indireta através de pequenas avaliações ou atividades surpresas (durante a aula ou como tarefa), sem prévio agendamento.

Material audiovisual será apresentado em sala de aula de forma a complementar o aprendizado do aluno e alguns conteúdos ficarão no site, tais como: questões de concursos, ENADE e outros para complementar a aula. Na prova poderão aparecer questões sobre o material do site! Site: http://quemmandoufazerengenharia.wordpress.com/ , na aba “Pavimentação”. Contém as seguintes facilidades: fundo preto p/ melhor visualização em meio digital, porém a impressão é realizada automaticamente com fundo branco. Facebook e twiter, email para receber automaticamente as atualizações, comentários e críticas (construtivas, serão muito bem vindas!).

Técnicas de Problem/Project Based Learning – PBL (aprendizado baseado em projetos ou problemas) serão utilizadas como recurso didático auxiliar para melhor assimilação dos conceitos e interação com a prática.

Oportunidade de realizar atividade prática (voluntária) no Laboratório Prof. Armando Martins Pereira (LAMP) na forma de projeto de dosagem de mistura asfáltica usual em pavimentos brasileiros com a supervisão da professora.

Visitas e palestras técnicas: LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________ LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________

4. Bibliografia recomendada:

- Apostila (slides) de Pavimentação – Prof. Mário H. F. Andrade.

- Notas de aula, Profª Daniane.

- Pavimentação Asfáltica. Formação básica para engenheiros – L. Bernucci, L. Motta, J. Ceratti e J. Soares. Programa Asfalto na Universidade – Proasfalto, Petrobrás e ABEDA

- Pavimentação asfáltica – materiais, projeto e restauração – J. Balbo. Oficina de Textos. 2007.

- Manual de Técnicas de Pavimentação – W. Senço. Volumes I e II. Editora Pini. 2ª. Edição. 2001.

- Principles of Pavement Design – E. J. Yoder, M. W. Witczac, 2nd. ed., Wiley. 1975.

- Mecânica dos pavimentos – J. Medina, L. Motta, 3ª ed., Ed. Interciência. 2015.

- Pavement Analysis and Design – Y. Huang, 2ª Ed. 2004.

- Manual de Pavimentação, 2006 – DNIT.

- Especificações de serviços e materiais do DNIT.

- Especificações de serviços e materiais do DER-PR.

Grade para controle pessoal da frequência

Data da ausência Conteúdo pendente (em função da ausência) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Grade para controle pessoal em atividades de participação*

Data da atividade Evento 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) *Obs.: pontuação máxima total de 05,00 pontos

Sumário

Página

1. Introdução ...................................................................................................... (História, tendências e a realidade brasileira, pavimento como estrutura, tipos, outros aspectos, exemplos)

1

2. Estudo dos agregados ..................................................................................... (Introdução, classificação, produção, caracterização tecnológica, exemplos)

9

3. Estudo dos solos ............................................................................................. (Introdução, ensaios de caracterização mecânica, solos tropicais, classificação de solos, exemplos)

19

4. Estabilização de solos e agregados ................................................................ (Introdução, tipos de estabilização, exemplos de materiais usuais na pavimentação brasileira, exemplos)

29

5. Materiais betuminosos ................................................................................... (Introdução, tipos, classificação, exemplos de materiais usuais na pavimentação brasileira, comportamento visco-elástico, propriedades físicas do asfalto e principais ensaios, exemplos)

32

6. Bases e sub-bases ........................................................................................... (Introdução, especificações nacionais, exemplos)

41

7. Revestimentos ................................................................................................ (Introdução, tipos, execução, exemplos)

45

8. Dosagem de misturas asfálticas ..................................................................... (Introdução, tipos, execução, exemplos de aplicação)

50

ANEXOS .......................................................................................................

55

Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]

1

1. Introdução:

PAVIMENTO tem sua origem no latim “paviméntum”, cujo verbo “pavire” significa nivelar, aprisionar terra ou pedras para obter uma superfície que permita a passagem.

Segundo a NBR 7207/82, que define os termos técnicos em pavimentação, PAVIMENTO é a estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto a:

Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais do tráfego;

Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento;

Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade (conforto) e segurança.

1.1. História da pavimentação:

Ao observarmos a história da pavimentação, é inevitável falar da história e da evolução da própria humanidade.

Os primeiros registros são da época anterior a Cristo, com a invenção da roda. Os povos construíam caminhos para conquistar territórios, intercâmbio comercial, cultural, religioso, povoamento, urbanismo e desenvolvimento. Destacam-se os povos:

Egípcios (2600 a 2400 a.C.): para a construção das pirâmides, acredita-se que utilizavam uma espécie de “trenó” com lajotas de pedra justapostas que tinham o atrito facilitado (com água e musgos) para o transporte de cargas.

(de: http://www.egipto.com.br/segredos-piramides-egito/, em 04/08/14)


2

Romanos (≈ 300 a.C.): tecnicamente falando, possuíam um tipo de sistema avançado (sistema estrutural em camadas, dispositivos de drenagem). Suas estradas não só permanecem até os dias de hoje como os romanos tinham um controle, mapeamento e sinalização de suas vias por praticamente toda atual Europa, entre outros continentes.

Outras civilizações (a partir de 0 a.C.): na América Latina durante o período pré-colombiano, os caminhos Incas (para pedestres e lhamas) interligavam Colômbia, Peru, Chile e Argentina. Também se destacaram os franceses, que perceberam que as atividades comerciais estavam diretamente ligadas ao transporte (quanto maior a velocidade, mais benefícios econômicos). No Brasil, os primeiros registros surgem com os Portugueses.

China, Índia e Ásia (≈ 600 a.C.): pode-se mencionar como exemplo destes povos a Estrada da Seda, próxima ao deserto de Taklimakan, para atividades de comércio (de seda, ouro, marfim, etc.). Acredita-se que também foi utilizada para divulgar a religião budista.

Era pós-renascentista: a) Tressaguet (1716-1796):


3

b) Mac Adam (1756-1836) e Telford (1757-1834): Dentre suas contribuições, destaca-se: - Utilização do conceito de compactação e estabilização granulométrica; - Utilização, na última camada, de materiais mais finos (pedriscos, cascalhos e paralelepípedos); - Este tipo de pavimento/conceito é utilizado até hoje, porém, com o advento de veículos motorizados, ocorre a rápida deterioração.

Período moderno: neste período, importantes avanços científico/tecnológicos ocorreram e que influenciaram (e ainda têm influenciado) as características dos pavimentos atuais. Ex.: - invenção do automóvel e praticamente junto com ele, aparece o asfalto industrializado (produto do refinamento do petróleo) - mecânica dos solos - pavimentação - normas - pesquisas

Tendência: na atualidade, as exigências são cada vez maiores: - maior tráfego - maiores solicitações - maior velocidade - e, como se pode observar, a busca por materiais com qualidade superior, para utilização em espessuras de pavimento cada vez menores.


4

1.2. A realidade brasileira:

Apesar de, na atualidade, as exigências serem cada vez maiores, no Brasil a situação está bem aquém da ideal.

Desde os anos 60, o governo vem investindo em pavimentos de rodovias. No entanto, é preciso mais investimentos. Por exemplo, nos E.U.A. mais de 96% das vias estão pavimentadas, enquanto que no Brasil somente algo mais de 50% de nossas rodovias estão pavimentadas, das quais 73% apresentam sinais de algum tipo de deterioração (desgaste, fissuras, remendo, afundamento, ondulações, buracos) ou encontram-se totalmente destruídas.

Estes dados são alarmantes, tendo em conta ainda que a matriz de transporte de carga brasileira é majoritariamente rodoviária (aproximadamente 61%), sendo responsável por boa parte da economia do país.

O Brasil está entre os países com pior avaliação da infraestrutura de transportes (Pesquisa CNT, 2012), ocupando a 25ª posição, dentre os piores em transporte.

No cenário internacional, a falta de investimentos em infraestrutura de transportes está tornando o Brasil um país menos competitivo, como pode ser observado na figura abaixo.

(de: Pesquisa CNT, 2012 - modificado)

O Paraná é o 5º colocado no “ranking” dos estados brasileiros, dentre os pavimentos considerados em ótimas condições (estando 54% do total nestas condições).

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Sub-leito (SL): é o terreno de fundação. Pode necessitar regularização para corrigir falhas de terraplenagem e poder receber as demais camadas.

Concreto de Cimento Portland (CCP): desempenha o papel de base e revestimento ao mesmo tempo.

Veja no Anexo I exemplos de estruturas típicas de seções de pavimentos flexíveis.

1.5. Tipos (aspectos estruturais):

Existem, basicamente, dois tipos principais de pavimentos:

Aspecto estrutural

FLEXÍVEIS (ou pavimentos asfálticos)

RÍGIDOS (de CCP ou concreto-cimento)

Conformação Várias camadas, de diferentes materiais e comportamentos

Principalmente uma placa de concreto (armado ou não, ou protendido),

prever juntas

Distribuição das tensões

Os esforços se distribuem proporcionalmente à rigidez das

camadas

A placa de concreto absorve praticamente todas, ou boa parte das

tensões

Deformação Todas as camadas se deformam

de maneira significativa, em regime elástico (até certos limites)

Pouco deformável (pois é mais rígido)

Dimensionamento

A qualidade do subleito é importante: dimensionamento é comandado pela resistência do

subleito

A qualidade do subleito pouco interfere no comportamento estrutural: dimensionamento é comandado pelo

próprio pavimento

Distribuição dos deslocamentos () ou deflexões (sob

o revestimento asfáltico e placa

de concreto)

Existem ainda pavimentos que misturam ambos tipos (ou materiais de cada tipo), dando origem aos semi-rígidos (revestimento de camada asfáltica e base estabilizada quimicamente com cal e/ou cimento) ou compostos (combinações usando revestimento asfáltico e CCP, entre outros materiais.


7

1.6. Outros aspectos:

FLEXÍVEIS RÍGIDOS

Aspecto táctil-visual

Economia

Poluição (aspecto ambiental)

Conforto

Segurança

Drenagem

Durabilidade

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2. Estudo dos Agregados:

2.1. Introdução:

O agregado mineral forma o esqueleto que suporta e transmite as cargas aplicadas, desempenhando então, importante função nas mistura asfálticas. O asfalto é o agente cimentante que une as partículas do agregado e as mantém em sua posição, a fim de poder transmitir a carga aplicada pelas rodas dos veículos às camadas inferiores.

Agregados são partículas minerais não-plásticas, geralmente inertes que, combinadas com outros tipos de materiais cimentados (ligantes, aglomerantes) podem formar as camadas que compõem o revestimento; ou ainda, de maneira isolada ou combinada, formar as camadas de B, SB ou Ref. Ex.:

__________________________________________________________________

Principais funções dos agregados em pavimentação:

Proporcionar a estabilidade mecânica dos revestimentos;

Resistir à abrasão superficial;

Suportar as tensões solicitantes do tráfego, transmitindo os esforços às camadas inferiores de forma atenuada.

2.2. Classificação dos agregados:

2.2.1. Quanto à natureza:

Natural: inclui todas as fontes de ocorrência natural e são obtidos por processos convenvionais de desmonte, escavação, britagem e dragagem de depósitos continentais, marinhos, estuários e rios. Ex: _________________________________________ _________________________________________________________________

Artificial: são resíduos de processos industriais. Ex.: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida, etc.

Reciclado: provenientes de reuso de materiais diversos. Em alguns países já é considerado como fonte principal de agregados. Ex.: borracha de pneu, pozolanas artificiais, resíduos de construção civil, etc.


10

2.2.2. Quanto ao tamanho:

Graúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 2 mm. Ex.: brita, cascalho, seixo, etc.

Miúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 0,075 mm e menores que 2 mm. Ex.: areia, pó de pedra, etc.

Material de enchimento (fíler): material em que pelo menos 65% das partículas é menor que 0,075 mm. Ex.: cal hidratada, cimento Portland, etc. O material passante na peneira #200 vem sendo designado como “pó” a fim de distingui-lo do fíler.

OBS.: quanto ao tamanho dos agregados, cabe destacar ainda a seguinte definição, comumente utilizada em pavimentação: Tamanho máximo do agregado: é a menor abertura de malha de peneira pela qual passam 100% das partículas da amostra (terminologia adotada pela AASHTO, ASTM C125, Ceratti 2011, entre outros).

dos grãos

# 200 # 10


11

2.2.3. Quanto à distribuição dos grãos:

Geralmente é determinada por peneiramento, em função da quantidade de material que fica retida em cada peneira, que é expressa em porcentagem da massa total da amostra.

Os tamanhos são normatizados (DNER 035/95) mas, dependendo da especificação, somente alguns serão usados. A peneira de abertura 12,5 mm (não mencionada na norma) é muito utilizada em projetos de misturas asfálticas.

A norma DNER-ME 083/98 descreve o procedimento de análise por peneiramento.

Na pavimentação, as mais importantes graduações quanto à distribuição dos grãos são:

Densa (dense, well-graded): ou bem graduada, apresenta distribuição granulométrica contínua, próxima à densidade máxima.

Aberta (open graded): apresenta distribuição granulométrica contínua, mas com poucos finos (< #0,075 mm), resultando em maior volume de vazios.

Uniforme (uniformly graded): as partículas apresentam praticamente o mesmo tamanho.

Descontínua (gap-graded): ou em degrau, apresenta descontinuidade, ou seja, falta de alguma proporção (geralmente na faixa central das graduações, geralmente usada com asfalto-borracha).

Um material bem graduado deve obedecer à curva de Fuller e Thompson (1907): = 100 , onde:

D = diâmetro máximo do agregado;


12

d = abertura da peneira;

p = % passante na # “d”;

n = de 0,4 a 0,6 para graduação densa.

Ex.: Identifique as curvas abaixo quanto à distribuição dos grãos:

(Fonte: Pavimentação asfáltica – formação básica para engenheiros – Bernucci et al.)

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2.4. Caracterização tecnológica dos agregados:

2.4.1. Graduação:

Cada aplicação definirá a distribuição granulométrica a ser usada.

2.4.2. Limpeza:

Deve-se evitar utilizar agregados que contenham um nível elevado de impurezas, tais como vegetação, argila, pó, etc. O ensaio de equivalente de areia (DNER-ME 054/97) quantifica a proporção de argila ou pó nas amostras de agregados miúdos.

Agita-se energicamente uma amostra de solo numa proveta contendo uma solução diluída. Após alguns minutos em repouso, determina-se a relação entre o volume de areia e o de finos que se separam da areia:

% = ℎℎ 100

(equivalente de areia)

Ex.: ___________________________________________________________________

2.4.3. Resistência à abrasão:

O objetivo do ensaio é medir a resistência do material à quebras, degradação e desintegração. Este ensaio é realizado com agregados graúdos e, quanto mais próximos da superfície do pavimento, maior deve ser sua resistência à abrasão.

Com esta finalidade, o ensaio conhecido como Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98 para pétreos e DNER-ME 222/94 para sintéticos), no qual uma amostra do material é colocada dentro de um cilindro com esferas de aço no seu interior, e o cilindro posto a girar. A perda de resistência é dada por: % = 100 ,

onde é a massa inicial (material retido na # 8) e é a massa final (material retido na # 12).


15

2.4.4. Forma dos agregados (DNER-ME 086/94 ou NBR 5564/2014):

Característica importante para avaliar indiretamente o contato entre grãos e a resistência ao cisalhamento.

A forma das partículas (agregados graúdos) é determinada pelo índice de forma (DNER-ME 086/94); usando uma placa de lamelaridade, onde: ≥ 0,5 (condição aceitável) = 0 (completamente lamelar) = 1 (completamente cúbico)

Alternativamente, pela NBR 5564/2014 (para lastro ferroviário) são medidas as dimensões do agregado com um paquímetro.

2.4.5. Absorção (DNER-ME 081/98):

Avalia a porosidade do agregado graúdo. É a relação entre a massa de água absorvida (após 24 h de imersão) e a massa inicial de material seco. % = 100 ,

onde é a massa do agregado úmido e é a massa do agregado seco em estufa.

2.4.6. Adesividade ao ligante asfáltico:

Quimicamente, o agregado (graúdo ou miúdo) prefere a água ao asfalto. A presença de água em uma mistura tende a promover seu acúmulo na interface agregado-ligante, resultando na separação entre o ligante e a superfície do agregado. Assim, agregados:

Ácidos ou eletronegativos são hidrofílicos, mais suscetíveis à ação da água. Ex.: granitos, gnaisses, quartzitos.

Básicos ou eletropositivos: são hidrofóbicos, menos suscetíveis à ação da água. Ex.: basaltos, calcários.

Diversos ensaios: DNER-ME 078/94, DNER-ME 079/94, Lottman Modificado, etc.

Pode-se adicionar algum produto a fim de melhorar a adesividade, como por exemplo: ______________________________________________________________________ .


16

2.4.7. Sanidade:

Este ensaio simula a degradação química dos agregados graúdos quando expostos às condições ambientais no pavimento (intemperismo). No ensaio (DNER-ME 089/94), a perda de massa resultante após atacar quimicamente o agregado não deverá superar 12%.

2.4.8. Densidade ou massa específica:

É a relação entre a massa e o volume do agregado. Dependendo da finalidade, pode-se ter:

a) Massa específica real: = ⁄

b) Massa específica aparente seca: = ⁄

c) Massa específica efetiva:

= ⁄

Onde é a massa seca do agregado, é o volume da parte sólida do agregado, é o volume

dos poros impermeáveis, é o volume de poros permeáveis, volume de poros

permeáveis que não são preenchidos pelo asfalto.

Ensaios: (DNER-ME 081/98 para graúdos e DNER-ME 084/95 para miúdos).


17

Determinação dos parâmetros:


18

EXERCÍCIOS:

1) Considere a seguinte graduação e defina qual o tamanho máximo do agregado:

Malha n°: % Passante:

3/4" 100 1/2" 92 3/8” 81

4 59 8 32

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19

3. Estudo dos Solos:

3.1. Introdução:

Ao se considerar um determinado tipo de solo para compor parte da estrutura de um pavimento, uma série de estudos (preliminares e mais tarde definitivos) e ensaios deverão ser efetuados, a fim de se obter a caracterização física e mecânica do material. Deste modo, dependendo de suas características, o material poderá ser utilizado em Rev., B, SB, Ref. ou SL, necessitando ou não adequação ou ainda poderá ser desprezado.

A seguir são apresentados alguns dos ensaios de maior interesse em pavimentação.

3.2. Resiliência:

É a deformação elástica, recuperável de solos e misturas (asfálticas ou não) sob a ação de cargas dinâmicas. O módulo resiliente (MR) é obtido no ensaio triaxial dinâmico (que simula as condições de trabalho destes materiais). = , onde:

MR é o módulo resiliente (módulo elástico do ensaio triaxial de carga repetida);

é a tensão desvio, aplicada repetidamente;

é a deformação resiliente (correspondente a um número particular de repetição da tensão desvio).

Princípio do ensaio (por superposição de efeitos):

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21

pistão nos valores de 2,54 mm e 5,08 mm, com os corpos-de-prova imersos, previamente, durante 4 dias.

Curva pressão-penetração:

Sendo o CBR adotado, o maior dentre os dois valores (CBR1 ou CBR2).

A expansão (e, em %) nos corpos de prova é determinada juntamente com o ensaio do CBR, após 4 dias submerso. É o aumento (em %) sofrido pelo corpo de prova, com relação às dimensões iniciais. Após seu valor ser determinado, pode-se realizar efetivamente o ensaio CBR (penetração).

Algumas considerações:

O ensaio CBR pode ser realizado tanto em campo quanto em laboratório e o MR pode ser obtido somente em laboratório (a fadiga). Para este último, há somente uns poucos laboratórios habilitados, dando margem à utilização de fórmulas de correlação.

De um mesmo ensaio saem dois parâmetros importantes: CBR(%) e e(%)!!!

A fim de se evitar deformação excessiva, estipulam-se valores admissíveis de expansão axial para as camadas: B: e ≤ 0,5% SB, Ref.: e ≤ 1% SL: e ≤ 2%

Cabe o bom senso e critério do engenheiro ao ensaiar amostras: procurar entender o fenômeno que o ensaio tenta reproduzir. Considerar o caso de alterar algumas condições do ensaio, por ex.: solo no sertão nordestino com probabilidade remota de chuva por 4 dias seguidos, ou subida do nível freático (talvez deveria se considerar realizar o ensaio sem imersão). Cabe ao engenheiro a decisão final, e seus atos deverão estar justificados (ainda mais quando não seguir as normas!).

pressão

(Kgf/cm2)

Penetração

(mm)

= 70100

= 105100

Onde:


22

Mais tarde veremos como obter o MR em campo (Viga Benkelman, FWD), na parte de restauração de pavimentos. O ensaio de cargas repetidas se aplica tanto a solos quanto a materiais de pavimentação. Normativa de ensaio: DNER-ME 049/94.

CBR das camadas:

(Fonte: Porter 1942, pavementinteractive.org)

UniversiProfª Da

3.4. Solo

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23

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27

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28

EXERCÍCIOS:

1) Calcular o índice de grupo (IG) e classificar os materiais quanto à classificação TRB, sendo dados:

a) LL = 67% %passante #200 = 85% LP = 31%

b) LL = 62% %passante #200 = 52% LP = 44%

c) LL = 34% %passante #200 = 28% LP = 26%

d) LL = NL IP = NP %passante #10 = 43% %passante #40 = 26% %passante #200 = 17%


29

4. Estabilização de solos e agregados:

4.1. Introdução:

Quando um material não atende aos requisitos técnicos (físico, químico ou mecânico) para sua utilização como camada de pavimento, pode-se tentar melhorar suas características deficientes antes de desprezá-lo. Este processo é conhecido como estabilização, e pode ser:

4.2. Tipos de estabilização:

4.2.1. Estabilização granulométrica:

Consiste no emprego de um ou mais materiais a fim de corrigir a curva granulométrica requerida. O processo para esta correção envolve muitas variáveis (resistência mecânica dos agregados, composição mineral, a própria distribuição granulométrica, propriedades do material e compactação).

Alguns procedimentos (para dosagem da estabilização):

a) Tentativa e erro: A partir da curva granulométrica disponível e da faixa granulométrica especificada, é feita uma primeira estimativa das porcentagens a serem usadas de cada material, baseando-se na experiência ou visualização gráfica da granulometria dos materiais disponíveis. O ponto de partida é identificar peneiras críticas.

b) Método algébrico: O projeto de misturas deve considerar o número de materiais a serem misturados e as tolerâncias das especificações a serem atendidas. Como as especificações são feitas para vários intervalos de diâmetro de grãos, e como esses intervalos são quase sempre em número superior ao número de materiais disponíveis para a mistura, o projeto de misturas recai na resolução de sistemas com mais equações do que incógnitas. Entretanto, trabalha-se com uma faixa de valores, de modo que o problema é resolvido algebricamente, “por partes”.

c) Método gráfico de Rothfucks: Consiste em calcular uma curva granulométrica média da especificação que se pretende utilizar e representá-la graficamente como uma diagonal de um retângulo. Realizam-se sucessivos ajustes de forma que a interseção das linhas utilizadas no ajuste forneçam as quantidades (em %) equivalente de cada material.

4.2.2. Estabilização química:

Consiste na melhoria das propriedades do solo, baseando-se em suas características físico-químicas. Exige um controle tecnológico maior. Materiais frequentemente utilizados:

a) Cimento: Principal função é aumentar a coesão e rigidez em relação ao material de origem, aumentando a resistência à compressão e à tração.


30

b) Cal: Utiliza-se a cal com as mesmas finalidades que o cimento, porém apresenta um período muito maior de cura.

c) Asfalto: Confere um aumento da resistência à compressão e à tração, com relação ao material de origem.

4.3. Exemplos de materiais estabilizados:

Estabilização Granulométrica

- SEG - BGS - BC - Solo-brita - SAFL

Estabilização com asfalto:

- S. Bet. - M. Bet.

Estabilização com cimento: - BGTC - CCR - S. Cim.

Estabilização com cal: - S. Cal

Macadames:

- M. H. - M. S.

UniveProfª

EXER

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portes centini@ufp

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r.br

31

ntínua.


32

5. Materiais betuminosos:

5.1. Introdução:

Materiais betuminosos são substâncias (hidrocarbonetos, H – C) líquidas, inflamáveis, com alta viscosidade e coloração escura, com propriedades ligantes. Popularmente são conhecidas como “piche”.

Há registros históricos de que foram utilizados na Mesopotâmia, Roma, Grécia, entre outros; como impermeabilizante, combustível (_______________, ____________), etc.

Já o petróleo é um composto de natureza orgânica (hidrocarbonetos complexos), que é formado pela ação de bactérias anaeróbicas sobre os organismos do plâncton marinho e da ação combinada de pressão e temperatura.

A grande revolução do petróleo ocorreu com a invenção dos motores de combustão interna e a produção de automóveis em grande escala, que deram à gasolina uma utilidade mais nobre.

Atualmente a demanda por petróleo é muito grande, e as possibilidades de crises internacionais pela busca deste produto também.

UniveProfª

5.2. T

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b

c


Tipos/classifi

a) Alcatrão:etc. Seu upoder cahomogen

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33

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UniveProfª


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r.br

34

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e de co, de om o coso e

mente empo.


35

c.2) Asfalto Diluído (ADP): é obtido a partir do CAP e da adição e mistura de solventes. A vantagem em se utilizar este produto, é que, ao ser exposto às condições ambientais, os solventes se evaporam, restando somente o CAP. Por apresentarem menor viscosidade, podem ser aplicados em condições de baixas temperaturas (e, portanto, reduzindo a necessidade de aquecimento demorado). Podem ser de três tipos:

Cura rápida (CR): cujo solvente é a nafta

Cura média (CM): cujo solvente é a querosene

Cura lenta (CL): cujo solvente é óleo combustível (este tipo não é utilizado no Brasil)

Aplicações:

- Imprimação

- Utilizado como pintura de ligação e tratamentos superficiais

c.3) Emulsão Asfáltica (EMA): é produzida a partir do CAP ou ADP com a adição de água e agente emulsificante, separando a composição em duas fases:

Dispersa (com aproximadamente 55% de asfalto)

Dispersante (contendo água)

A ruptura é caracterizada pela mudança de cor:

As EMA’s podem ser:

De Ruptura Rápida (RR)

De Ruptura Média (RM)

De Ruptura Lenta (RL)

Lama Asfáltica (LA)

Aplicações:

- Utilização a frio e com agregados miúdos

- Estocagem

- Velocidade de ruptura depende do tipo e teor de emulsificante


36

c.4) Asfalto Modificado com Polímero (AMP): nestes materiais, são adicionados polímeros a fim de melhorar as propriedades em fadiga, bem como diminuir a deformação permanente, fissuras térmicas e ainda reciclar materiais da indústria. Ex.: SBS, SBR, EVA, borracha moída de pneus, etc.

5.3. Lei de comportamento visco-elástica:

Os asfaltos exibem deformação dependente do tempo. Seu modelo reológico é representado por um conjunto de molas e êmbolos dispostos em série (modelo de Maxwell), paralelo (modelo de Kelvin) ou vários destes modelos acionados simultaneamente (modelo generalizado/Maxwell generalizado):

Modelo de Maxwell Modelo de Kelvin Modelo generalizado/Maxwell

generalizado

Sugestões de uso para os ligantes betuminosos em pavimentação:

Serviço: Ligante Imprimação

CM-30, CM-70

Pintura de Ligação

RR-1C, RR-2C, RM-1C, RM-2C, RL-1C

Tratamento Superficial CAP-7, CAP-150/200, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1

Macadame Betuminoso CAP-7, CAP-85/100, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1

Pré-misturado a Frio

RM-2C, RM-1C, RM-2, RM-1, RL-1C, RL-1

Concreto Betuminoso Usinado a Quente, Pré-misturado a Quente e Areia Asfalto a Quente

CAP-30/45, CAP-50/70, CAP-85/100, CAP-20, CAP-40

Lama Asfáltica LA-1C, LA-2C, LA-1, LA-2, LA-E

Solo Betume RL-1C, LA-1C, LA-2C


37

5.4. Propriedades físicas do asfalto (principais ensaios):

As propriedades do asfalto variam muito conforme a temperatura e o tempo de aplicação de carga (comportamento viscoelástico), portanto os ensaios devem definir estas condições a fim de se obter parâmetros comparáveis. Alguns dos principais ensaios que devem ser realizados em asfaltos são apresentados a seguir:

5.4.1. Penetração:

Este ensaio avalia a consistência do asfalto em temperatura ambiente, que é definida pela profundidade (em mm/10) em que uma agulha-padrão penetra, verticalmente, uma amostra de CAP, durante 5 s.

Ex.: CAP 30/45

CAP 50/70

CAP 85/100

CAP 150/200

Normativa de ensaio: ABNT NBR 6576/98.

5.4.2. Viscosidade:

Este ensaio avalia a consistência do asfalto sob várias temperaturas (curva).

5.4.2.1. Viscosidade Absoluta (viscosímetro rotacional):

Permite obter a curva de viscosidade de uma mesma amostra. O ensaio avalia o tempo necessário para uma amostra fluir pela ação do vácuo. Unidade: 1 = 1 = 0,1 ⁄ . Ex.: CAP-7, CAP-20, CAP-40.


UniveProfª

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r.br

38

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39

5.4.4. Ponto de fulgor:

Este ensaio visa a segurança durante o manuseio, transporte, estocagem e usinagem do asfalto. É a temperatura na qual os vapores do material se inflamam (geralmente a partir de 230ºC), por contato com uma chama padronizada, provocando um “lampejo” durante o ensaio.


5.4.5. Outros ensaios:

Exemplos de outros ensaios: solubilidade (grau de pureza, teor de asfalto), durabilidade (efeito do calor e do ar), índice de suscetibilidade térmica (sensibilidade da consistência dos ligantes asfálticos à variação térmica), ductilidade, recuperação elástica, etc.


40

EXERCÍCIOS:

1) Em um laboratório de tecnologia em pavimentação foram realizados vários ensaios para caracterização deste material e avaliar seu potencial para compor uma mistura asfáltica. No ensaio de penetração de uma amostra de 100 g de ligante asfáltico foi ensaiada a temperatura constante de 25ºC. Foram obtidos os seguintes valores:

1ª Medição (0,1 mm) 2ª Medição (0,1 mm) 3ª Medição (0,1 mm) 48 49,5 52

Para esta amostra, calcule a penetração e, em função deste parâmetro, defina o tipo de material ensaiado:


41

6. Bases e Sub-bases:

6.1. Introdução:

Os materiais empregados em B e/ou SB frequentemente necessitam estabilização para sua utilização como camada em pavimentos. Sua principal função é resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego. As camadas podem ser então classificadas em:

a) Flexíveis: quando ocorre a estabilização granulométrica, com asfalto ou tipo macadame. b) Rígidas: quando ocorre a estabilização com cimento ou cal.

A estabilização de uma camada é necessária sempre que se deseja torna-la mais estável. De acordo à sua natureza e comportamento, os materiais podem ser:

Granulares e solos: cuja principal função é resistir aos esforços de compressão (C).

Materiais com adição de asfaltos: cuja principal função é aumentar a resistência à C e à tração (T), com relação ao material de origem.

Materiais com cal ou cimento: cuja principal função é aumentar a coesão e rigidez, resistência à T e à C, com relação ao material de origem.

6.2. Especificações dos materiais:

6.2.1. Camadas flexíveis:

Para sua utilização como B e SB, bem como nas demais camadas de pavimentos, os materiais deverão atender às especificações vigentes. Abaixo são apresentadas as principais exigências gerais, para pavimentos flexíveis (Fonte: DNIT IPR-719, 2006):

B - Composição granulométrica em faixas

específicas (de A a F), em função do tráfego;

- (%) Passante na #200 < 2/3 da (%) Passante

na #40;

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- ≤ 25% (ou > 30%)

- ≤ 6% (ou > 30%)

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- ≤ 0,5%

SB - = 0

- ≥ 20%

- ≤ 1%

Ref - >

- ≤ 1%

SL - ≥ 2%

- ≤ 2%


42

6.2.2. Camadas rígidas:

Neste caso, cada material tem sua especificação particularizada. Ex.:

a) Brita graduada tratada com cimento (BGTC): Nesta mistura, utiliza-se o mesmo material da BGS, porém com 3 a 5 % (em peso) de cimento e água. É dosada em usina e aplicada de preferência por vibroacabadora. Após compactação, deve-se executar uma pintura de ligação (com EMA) a fim de permitir a cura adequada da camada (7 dias, pelo menos). Ex. de normativa: DER/PR ES-P 16/05.

b) Solo-cimento e solo tratado com cimento: Nesta mistura, o solo deve atender a granulometria específica e o material dosado de preferência em usina. Ex. de normativa: DER/PR ES-P 11/05. Segundo esta especificação em particular, no ensaio à compressão simples aos sete dias, a mistura deverá ter:

Solo tratado (ou melhorado) com cimento: mistura onde utiliza-se até 3% (em massa) de cimento. Para SB deverá ter 1,2 ≤ ≤ 2,1 e para B 1,5 ≤≤ 2,1 .

Solo-cimento: mistura na qual emprega-se 5% ou mais de cimento. Para SB ou B deverá ter > 2,1 .

O processo de cura é similar ao da BGTC (pelo menos 7 dias, com a aplicação de emulsão).

c) Solo-cal: São utilizados com os mesmos objetivos do solo-cimento (enrijecimento, redução da plasticidade, redução da expansão), mas com um período maior de cura. O teor deve variar aproximadamente entre 4 a 10% em massa.

6.3. Execução:

Os procedimentos variam de acordo com os materiais que serão empregados, e para cada um destes, deve-se buscar as especificações que detalham os serviços relacionados. Nestas especificações, os equipamentos para execução e transporte são indicados, por ex.: caminhão, rolo-compressor, motoniveladora, grade de discos, caminhão-tanque, etc.

Os materiais poderão ser misturados no local ou previamente, em usina, já vindos prontos para a aplicação.

Após a compactação, pode ser necessária a regularização com a motoniveladora (em operação de corte somente).

Finalmente, caso seja necessário, pode-se aplicar a _________________________ .

Para maiores detalhes, tanto quanto às questões de especificações sobre os materiais e execução para os diversos tipos de camadas, consultar também as normas e especificações de serviço (por exemplo, as disponíveis em: http://www1.dnit.gov.br/normas/).

UniveProfª

EXER

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aná/Engenhacentini

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aria Civil – D

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Departamen

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portes centini@ufp

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a possível se

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r.br

43

mentos

eu uso

tração, so não


44


45

7. Revestimentos:

7.1. Introdução:

Dentre as várias camadas que formam a estrutura de um pavimento, o revestimento é a que se destina a receber a carga dos veículos e a ação direta do clima. Portanto, de acordo com o tráfego previsto e o clima, deverá atender a vários requisitos técnicos como: ________________________________, ___________________________________________, ________________________________, __________________________________________, ________________________________, ________________________________________ e ________________________________.

7.2. Tipos:

7.2.1. Rígidos:

São placas de concreto, o que em realidade constitui o pavimento rígido, desempenhando o papel de Rev e B ao mesmo tempo. Ex.: concreto compactado com rolo (CCR), concreto vibrado (concreto simples, com barras de transferência, com armadura contínua ou descontínua, etc.).

7.2.2. Flexíveis:

Podem ser agrupados em duas outras categorias:

7.2.2.1. Para calçamento:

Conhecidos como pavimentos drenantes, pois assentados sobre uma base de solo ou areia (colchão drenante), permitem que a água da chuva escoe (com o projeto de drenagem adequado) para bueiros e galerias, evitando alagamentos. Ex.: alvenaria poliédrica, paralelepípedos, blockrets, blocos intertravados (“pavers”).

7.2.2.2. Flexíveis betuminosos:

São formados pela associação entre agregados e ligantes betuminosos. Os materiais mais adequados variam em função do tráfego.

Basicamente, poderão ser aplicados por meio de dois procedimentos distintos:

a) Por penetração: quando os ligantes asfálticos e agregados são aplicados diretamente na pista, sem mistura prévia.

UniveProfª

b


D

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aná/Engenhacentini

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aria Civil – D

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Departamen

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portes centini@ufp

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r.br

46

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47

A quente: são misturadas em usinas (fixas ou móveis) e aplicadas na pista, com temperatura variando entre 120ºC e 170ºC. Ex.: CA ou CBUQ (_______________________), CPA (________________________), SMA (____________________) e PMQ (__________________________________).

- CA ou CBUQ: mistura bem distribuída (com a adição de CAP), formando um material de elevada capacidade de suporte. É o mais utilizado em todo o mundo, e é a mais resistente dentre as demais.

- CPA: camada porosa de atrito, também conhecida como mistura asfáltica (ou concreto asfáltico) drenante. Aplicações: aeroportos (ex.: Santos Dumont), rodovias, etc. Principais vantagens: maior segurança, maior aderência pneu/pavimento, redução do efeito “spray”, ruído e aquaplanagem.

- SMA: “stone matrix asphalt”, com agregados de grãos de maiores dimensões preponderando sobre os de dimensões intermediárias. Aplicações: uso em pátio de portos, aeroportos, autódromos, etc. Vantagens: boa resistência à derrapagem, redução do “spray” e ruído, maior durabilidade, entre outros. Para tráfego pesado em geral.

- PMQ: pré-misturado a quente, que consiste em mistura de CAP e agregados, podendo ser empregado para regularização, camada de ligação, ou com adição de polímeros. Possui funções similares às da CPA, com alta porcentagem de vazios.

A frio: misturadas em usina (fixa ou móvel), porém usando EMA como ligante. - PMF: pré-misturado a frio, com granulometria de agregados que pode ser densa, semidensa ou aberta. A principal vantagem é que não é necessário aquecer agregados e ligantes. Seu uso geralmente é restrito a vias de baixo volume de tráfego.

De um modo geral, a escolha do tipo de Rev. Betuminoso flexível dependerá das características do tráfego. Recomendações gerais:

- Para tráfego leve:

< 5 Características: não aumentam de forma significativa a resistência da estrutura, e sua principal função é proteger as outras camadas do desgaste e impermeabilizar sem grandes custos (aspecto econômico).

- por penetração (TS)

- por mistura (PMF, CBUQ)


48

- Para tráfego pesado:

5 ≤ < 15 Características: contribuição significativa para a resistência mecânica e suporte.

7.3. Execução:

Logicamente, a execução do revestimento dependerá do tipo de material e aplicação. Por exemplo, na família dos Tratamentos Superficiais por penetração, temos:

Macadame betuminoso: após a B e imprimação, aplicar os agregados, material betuminoso e compactar. Equipamentos necessários: caminhão com agregados graúdos, motoniveladora, caminhão distribuidor de agregados e asfalto (ou com lança), rolo compactador (de pneus é desejável, para o revestimento).

Tratamentos Superficiais: se aplicam principalmente a pavimentos novos com tráfego leve a médio, acostamentos e conservação. Aplicar o ligante e em seguida os agregados (a superfície prévia deverá estar limpa, senão deve-se varrer para prepará-la). Equipamentos: caminhão distribuidor de asfalto, caminhão distribuidor de agregados e compactação com rolo. Repetir, no caso de tratamentos múltiplos. Aplicar em dias secos, com temperatura superior a 10ºC. Ligantes, conforme o caso, deverão ser aquecidos.

Capa selante por penetração: espalhamento de ligante betuminoso (com ou sem cobertura de agregado miúdo) para a selagem de um revestimento betuminoso. Espessura ≈ 5 mm.

“Antipó”: tratamento superficial primário por penetração, de baixo custo, para o controle de poeira de estradas de terra ou revestimento primário, por espalhamento do ligante betuminoso de baixa viscolidade (com ou sem cobertura de agregado miúdo).

7.4. Produção das misturas a quente:

A mistura entre agregados e o ligante é realizada em usinas e depois transportada (por caminhão) ao local da obra, onde é lançada por equipamento apropriado (vibroacabadora). Em seguida é compactada conforme especificação.

As usinas onde são produzidas podem ser:

- Descontínuas: chamadas também gravimétricas, produzem quantidades unitárias de misturas;

- Contínuas: produzem mistura de forma contínua. Ex.: drum-mixer.

Na etapa de produção estão envolvidas as operações de: estocagem, alimentação a frio e secagem dos agregados, aquecimento dos agregados para preparação da mistura, controle e

- por mistura (PMQ, CBUQ)

UniveProfª

coletdistr

EXER

1


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RCÍCIOS:

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aná/Engenhacentini

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aria Civil – D

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r.br

49

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UniveProfª

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aná/Engenhacentini

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ER-ME 043/9

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aria Civil – D

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Departamen

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r.br

50

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UniveProfª

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aná/Engenhacentini

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aria Civil – D

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Departamen

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r.br

51

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prensa uência

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52

11) Os gráficos devem ser comparados com os valores limites dados pelas especificações (ex. DNIT-ES 031/2004). Mediante análise, o procedimento para escolha do teor ótimo é variável, de acordo com o projetista (Pavimentação Asfáltica – Formação básica para Engenheiros – PROASFALTO diversos autores). Um procedimento poderia ser, por exemplo, analisar somente dois parâmetros (Vv e RBV).

UniveProfª

EXER

1) AdretidodosarCAP

P

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0,8 0,5

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0,7 0,3

aná/Engenhacentini

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aria Civil – D

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Departamen

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portes centini@ufp

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r.br

53

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C

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100

100

90

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50

26

16

10


54

ANEXO I Estruturas típicas de pavimentos asfálticos (Fonte: Pavimentação Asfáltica: formação básica

para engenheiros - PROASFALTO):

ANEXO II Comparativo entre métodos de classificação em obras viárias (Fonte: Pavimentação Asfáltica:

formação básica para engenheiros - PROASFALTO):

ANEXO III Ex. de tabelas da ANP contendo especificações de ligantes asfálticos (Fonte: Pavimentação

Asfáltica: formação básica para engenheiros - PROASFALTO):

MÓDULO 2 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS

ANEXOS

31/07/2017

1

2. Módulo de Dimensionamento2.1. Solicitações (em Pav. Flex.)

Cálculo do número N

Profª Daniane Vicentini

Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes

- Carga das rodas dos veículos (dinâmicas, estáticas)- Qualidade dos materiais empregados nas camadas- Condições climáticas- Outros (drenagem, produtos em contato, temperatura, velocidade dos veículos, etc.)

No dimensionamento(ou reforço) depavimentos flexíveis,as diferentes ações sãocondensadas em umúnico parâmetrorepresentativo, chamado número N.


2

Principais ações a serem consideradas no dimensionamento:

31/07/2017

2

N = número de solicitações equivalentes às de um eixo rodoviário padrão (ESRD) de 8,2tf (80kN), para o período considerado de projeto.

, onde:

TDMA = Tráfego Diário Médio Anual (p/ o horizonte de projeto FV = Fator de veículosFR = Fator climático regional (adotado =1,0)FD = Fator direcional (Ex.: p/ pista simples, FD=50%)

N nos diz quantas repetições de carga-padrão o pavimento irá receber ao longo de sua vida útil.


N

N =365.TDMA.FV.FR.FD

3

- Na metodologia (DNER), somente veículos pesados (caminhões e ônibus) são considerados, de forma que a equação poderia ser reescrita como:

- Os dados do tráfego são obtidos através de contagens volumétricas classificatórias. O DNIT apresenta uma classificação para os veículos, de acordo com o número de eixos:


N =365.(TDMAON.FVON+TDMACM.FVCM).FR.FD

4

N X MNº eixos (unidades rebocadas)

Nº eixos (unidade tratora)

Tipo de veículo

FROTA CIRCULANTE:

Tipos:

• C – Simples (caminhões ou ônibus)• S – V. trator (cavalo mecânico) + semi-reboque

31/07/2017

3


5

Ex.:

(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)


6

Ex.:


31/07/2017

4


7

Ex.:



8

Ex.:


31/07/2017

5


9

Ex.:


Ex. de eixos:

ESRS = ED (não em tandem) =

ESRD = ED (especial) =

TANDEM DUPLO =

TANDEM TRIPLO =


10

(Fonte: apostila Profª M. Pereira,UFPR)

A legislação brasileira permite uma tolerância na sobrecarga dos veículos de 7,5% em média.

31/07/2017

6

Fator de Veículo (FV): calculado a partir da pesagem de eixo simples e tandem, por categoria de veículo e sua freqüência. Para o cálculo do FV, os valores dos pesos de cada eixo devem ser convertidos em valores de eixo equivalente (FEO), conforme método da USACE ou AASHTO. Fator de Eixos (FE): nº de eixos (ou conjuntos) obtidos da contagem (composição do tráfego). Fator de Carga (FC): nº que, ao ser multiplicado pelo nº de eixos que operam, nos fornece o N.


11

FV = FE.FCOnde:

N =365.TDMA.FV.FR.FD

FEO (USACE):


12

ou:

(Fonte: apostila Profª J. Greco,UFMG)

31/07/2017

7

FEO(AASHTO):


13


FatorDirecional(FD):


14


31/07/2017

8


15


FatorDirecional(FD):

Fator Climático Regional (FR):


16


31/07/2017

9

Exercício:#01. Dada a contagem bidirecional anual de veículos comerciais abaixo, calcular o N previsto, considerando o fator de veículos representativo segundo o critério da metodologia AASHTO. Considerar que todos os veículos trafegam com a carga máxima legal, fator climático regional igual a 1 e pista simples, para um período de projeto de 10 anos e taxa de crescimento (linear) de veículos de 2% ao ano.


17

(Fonte: Notas de Tópicos Avançados de Pavimentação, Prof. D. Pereira)

Veículo Quantidade2C 88.0003C 112.0002S2 36.0002S3 104.0003S3 24.0002C2 4.0003C3 32.000Total 400.000

Resp.: Np = 7,65E+06

Tarefa:

#02. Recalcular o N utilizando os ábacos do método USACE para obter o fator de equivalência por eixo. Compare ambos os procedimentos.


18

Resp.: Np = 2,35E+07

31/07/2017

10

Bibliografia:

- Notas de aula de Engenharia de Tráfego, Profª Márcia Pereira, UFPR

- Notas de aula de Pavimentação, Prof. Djalma Pereira, UFPR

- Métodos de Projetos de Pavimentos Flexíveis, IPR 667 DNIT (1981)

- Manual de Estudos de Tráfego, IPR 723, DNIT (2006)

- Notas de aula de Construção de Estradas e Vias Urganas, Profª. Jisela Greco,

UFMG


19

Exercício: Dada a contagem bidirecional anual de veículos comerciais abaixo, calcular o N previsto, considerando o fator de veículos representativo segundo o critério da metodologia AASHTO. Considerar que todos os veículos trafegam com a carga máxima legal, fator climático regional igual a 1 e pista simples, para um período de projeto de 10 anos e taxa de crescimento (linear) de veículos de 2% ao ano.

Veículo Quantidade

2C 88.000

3C 112.000

2S2 36.000

2S3 104.000

3S3 24.000

2C2 4.000

3C3 32.000

Total

Veículos Quantidade de eixos por veículo

RS RD TD TT

2C

3C

2S2

2S3

3S3

2C2

3C3

Eixo Limite Máximo Equação FEO

SRS (PSRS

/ 7,77)4,32

=

SRD (PSRD

/ 8,17)4,32

=

TD (PTD

/ 15,08)4,14

=

TT (PTT

/ 22,95)4,22

=

Veículos

Fatores de Veículo Individuais (FVi)

RS RD TD TT FVi

2C

3C

2S2

2S3

3S3

2C2

3C3

Veículo Qde. (%) FVi.(%)/100

2C

3C

2S2

2S3

3S3

2C2

3C3

Total

Ano TDMA Nano

Nacumulado

Base (0) 1096

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabelas e ábacos para o dimensionamento pelo Método do DNER:

Espessura mínima de revestimento:

Coeficiente de equivalência estrutural:

Variáveis utilizadas no dimensionamento:

Espessura necessária para proteger a camada:

𝐻𝑡 = 77,67 𝑁0,0482𝐶𝐵𝑅−0,598 (ou ábaco)

PROJETO DE PAVIMENTOS

Ex. de seções de pavimentos em projetos rodoviários:

Duplicação da BR-408/PE (segmento 1, entrada PE-005 Acesso a São Lourenço):

(Fonte:Ministério dos Transportes e DNIT )

Seção transversal típica:

(Fonte: notas de aula Profª Gisela Greco)

Tabelas e fórmulas para o dimensionamento pelo Método da Resiliência:

Roteiro (etapas):

1) De posse do CBRSL e porcentagem de silte na fração fina, determinar a classificação resiliente do SL (Tipo I, II ou III) ou camada correspondente de solo.

Classificação dos solos finos (em função da % de silte passante na #200) quanto à resiliência:

2) Determinar a espessura total equivalente, necessária para proteger esta camada: = = 77,67 , ,

3) Estimar a deflexão de projeto, prevista na superfície do R e a deflexão admissível:

= ,( , , , )

e log = 3,148 − 0,188 log

Onde: Solo tipo I I1 = 0 I2 = 0 Solo tipo II I1 = 1 I2 = 0 Solo tipo III I1 = 0 I2 = 1

4) Determinar a espessura mínima do revestimento betuminoso (HRB = HCB), onde:

≤ ; ≥ 5 (para CBUQ)

5) Determinar o coeficiente (ou valor) estrutural VE do R:

6) Determinar a espessura da camada granular B+SB+Ref (constituída de materiais arenosos, solo-brita, BG, macadame, solo estabilizado granulometricamente):

= − ≤ 35

7) De acordo com os parâmetros, pode-se adotar, para as camadas de B e SB: = = + Redimensionar o pavimento, considerando as propriedades correspondentes às camadas

de SB ou Ref, conforme o caso e ainda: =

,≥ 30 , onde:

Ht1 é a espessura total necessária para proteger o SL; Ht2 é a espessura total necessária para proteger a camada em questão (SB ou Ref).

Ten

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3

4

Ábaco: Análise de fadiga (número de repetições admissíveis em função do fator de fadiga, com ou sem acostamento de concreto)

5

Ábaco: Análise de erosão (número de repetições admissíveis em função do fator de erosão, sem acostamento de concreto)

6

Ábaco: Análise de erosão (número de repetições admissíveis em função do fator de erosão, com acostamento de concreto)

Espessura-tentativa (cm): 25 ComKSL/SB (MPa/m)= 100 Semfctk,28 (MPa)= 4,8 20 anosFator de segurança de cargas, FS = 1,2

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

(8). Tensão equivalente: 1,14(9). Fator de fadiga: 0,238(10). Fator de erosão:

< 5 6,0 3.270.843 1,00E+30 0,0 #DIV/0!5 a 6 7,2 203.804 1,00E+30 0,0 #DIV/0!6 a 7 8,4 290.488 1,00E+30 0,0 #DIV/0!7 a 8 9,6 238.118 1,00E+30 0,0 #DIV/0!8 a 9 10,8 242.715 1,00E+30 0,0 #DIV/0!

9 a 10 12,0 310.404 1,00E+30 0,0 #DIV/0!10 a 11 13,2 282.267 1,00E+30 0,0 #DIV/0!11 a 12 14,4 242.438 1,00E+30 0,0 #DIV/0!12 a 13 15,6 206.645 1,00E+30 0,0 #DIV/0!13 a 14 16,8 65.889 1,00E+07 0,7 #DIV/0!14 a 15 18,0 39.296 3,80E+05 10,3 #DIV/0!15 a 16 19,2 5.565 1,60E+05 3,5 #DIV/0!


< 13 15,6 182.532 1,00E+30 0,0 #DIV/0!13 a 14 16,8 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!14 a 15 18,0 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!15 a 16 19,2 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!16 a 17 20,4 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!17 a 18 21,6 30.051 1,00E+30 0,0 #DIV/0!18 a 19 22,8 23.373 1,00E+30 0,0 #DIV/0!19 a 20 24,0 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!20 a 21 25,2 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!21 a 22 26,4 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!22 a 23 27,6 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!23 a 24 28,8 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!


< 24 9,6 30.051 1,00E+30 0,0 #DIV/0!24 a 26 10,4 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!26 a 28 11,2 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!28 a 30 12,0 18.921 1,00E+30 0,0 #DIV/0!

TOTAL = 14,48% TOTAL = #DIV/0!

Eixos Simples

Eixos Tandem Duplo

Eixos Tandem Triplo

Ex.#01: A partir do tráfego estimado para um período de 20 anos para a via (obtido por contagem classificatória em

posto de pedágio), verificar se uma placa de concreto de 25 cm de espessura atenderia às normativas vigentes para

pavimento. Caso contrário, indicar o que deverá ser feito para que possa atender às normas.

Juntas com ou sem BT?Com ou sem acostamento de concreto?

Período de projeto:

Cargas por eixo (tf) Cargas por eixo * FS

Nº repetições previstas

ANÁLISE DE FADIGA ANÁLISE DE EROSÃO

Nº repetições admissíveis

Consumo de dano por

fadigaCDF (%)

Nº repetições admissíveis

Consumo de dano por erosão

CDE (%)

FORMULÁRIO:

DNIT 006/2003-PRO (IGG):

0 a 20 Ótimo

20 a 40 Bom

40 a 80 Regular

80 a 160 Ruim

> 160 Péssimo

Definição da deflexão admissível:

log Dadm = 3,01 - 0,176 log N

Cálculo da espessura do reforço em CBUQ:

hCBUQ = 40 log (Dp / Dadm)

Método DNER/CBR:

H = 77,67 N0,0482 CBR-0,598

Coeficientes de equivalência estrutural:

Critérios para avaliação estrutural:

K = H / h

anotaÇÕes de aula tt051 - pavimentaÇÃo · - pavimentação asfáltica – materiais, projeto e...

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