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Disciplina: ETG033

Construo de Estradas e Vias UrbanasProfa. Jisela Aparecida Santanna Greco

Cargas Rodovirias e Trfego

Referncias:

DNIT. Manual de estudos de trfego. Ministrio dos Transportes. Publicao IPR 723.Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.

DNIT. Manual de pavimentao. Ministrio dos Transportes. Publicao IPR 719.Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.

DNIT. Manual de restaurao de pavimentos asflticos. Publicao IPR 720. Ministriodos Transportes. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.

MEDINA, J. MOTTA, L.M.G. Mecnica dos pavimentos. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ,2005.

Necessidade de se conhecer o trfego

As caractersticas do trfego afetam a qualidade dos pavimentos flexveis. Solicitaes

acima das previstas em projeto podem ocasionar degradaes como deformaespermanentes, trincas e perda de material da superfcie de rolamento.

A avaliao do desempenho estrutural de pavimentos flexveis deve considerar: deformaes plsticas ou permanentes

observadas nos afundamentos das trilhas de roda, ocasionados por doistipos distintos de solicitaes, a compresso e o cisalhamento

esforos de compresso geram a densificao dos materiais constituintesdas camadas dos pavimentos

esforos cisalhantes geram movimentos laterais de uma ou mais camadas deformaes elsticas ou resilientes:

ocasionadas pela repetio das cargas, que gera as trincas por fadiga em condies normais, a camada de concreto asfltico tende a voltar asua posio original aps o trmino do carregamento, recuperando parteconsidervel da deformao sofrida

entretanto, quando ocorrem deformaes cclicas sob cargas repetidas, oconcreto asfltico sofre o fenmeno de fadiga.

Cargas Rodovirias e Trfego Veculo padro:

surgiu em virtude da heterogeneidade do trfego serve de referncia aos demais carregamentos


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o trfego dos diferentes tipos de veculos pode ser expresso em termos donmero equivalente de solicitaes do eixo padro

eixo padro = eixo simples com rodas duplas de 8,2 tf Problemas para estimativa do trfego:

falta de controle da presso de inflao de pneus dos veculos comerciais presso de inflao vigente = 80 psi = 5,62 Kgf/cm2 presso de inflao utilizada na prtica = em torno de 100 psi = 7,03 Kgf/cm2 a conseqncia a alterao da distribuio de tenso, causada pelo aumento da

presso de contato, que admitida como igual presso de inflao do pneu

Classificao da frota circulanteOs veculos rodovirios podem ser de diversos tipos, sendo que modificaes nascaractersticas dos veculos se refletem em modificaes nos efeitos gerados sobre ospavimentos. Dessa forma, torna-se necessrio classificar o mais detalhadamente possvel afrota circulante, principalmente no que se refere aos caminhes.

Classificao simplificada dos veculos: Veculos de passeio ou veculos leves: automveis e utilitrios Veculos comerciais:

- caminhes leves: 2 eixos simples, ambos com rodas simples- caminhes mdios: 2 eixos simples, rodas traseiras duplas- caminhes pesados: 2 eixos, traseiro em tandem- reboques e semi-reboques: outras combinaes- nibus: equivalente a caminhes leves

No entanto, prefervel que a classificao seja mais detalhada, pois podem ocorrerexpressivas variaes na capacidade de carga entre caminhes de uma determinadasubclasse, em funo do tipo de veculo. Assim, os semi-reboques poderiam serclassificados da seguinte maneira: 2S1; 2S2; 3S2 e 3S3.

Nessa classificao, o primeiro algarismo representa o nmero de eixos do cavalomecnico, e o segundo algarismo, o nmero de eixos do semi-reboque.


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Tabela1 Classificao de veculos adotada pelo DNER

fonte: DNER. Manual de reabilitao de pavimentos asflticos.Ministrio dos Transportes. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 1998.

Carregamento da frota

Alm da classificao dos veculos, tambm importante classificar os tipos de eixos,estabelecendo-se limites de peso para cada tipo de eixo e verificando-se a distribuio dacarga por eixo, para cada caminho.

A Resoluo N 210 do Conselho Nacional de Trnsito (CONTRAN), de 13 de novembrode 2006, estabelece os limites de peso e dimenses para veculos que transitem por viasterrestres.


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As dimenses autorizadas para veculos, com ou sem carga, so as seguintes:

I - largura mxima: 2,60m;

II - altura mxima: 4,40m;III - comprimento total:

a) veculos no-articulados: mximo de 14,00 metros;b) veculos no-articulados de transporte coletivo urbano de passageiros que

possuam 3 eixo de apoio direcional: mximo de 15 metros;c) veculos articulados de transporte coletivo de passageiros: mximo 18,60

metros;d) veculos articulados com duas unidades, do tipo caminho-trator e semi-

reboque: mximo de 18,60 metros;e) veculos articulados com duas unidades do tipo caminho ou nibus e reboque:

mximo de 19,80;

f) veculos articulados com mais de duas unidades: mximo de 19,80 metros.

Os limites mximos de peso bruto total e peso bruto transmitido por eixo de veculo, nassuperfcies das vias pblicas, so os seguintes:

Peso bruto total ou peso bruto total combinado:

a) peso bruto total para veculo no articulado: 29 t

b) veculos com reboque ou semi-reboque,exceto caminhes: 39,5 t;

c) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas

unidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque, e comprimento total inferior a 16 m: 45 t;

d) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duasunidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque com eixos em tandem triplo e comprimentototal superior a 16 m: 48,5 t;

e) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas

unidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque com eixos distanciados,e comprimento total

igual ou superior a 16 m: 53 t;

f) peso bruto total combinado para combinaes de veculos com duas unidades,

do tipo caminho e reboque, e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;

g) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas

unidades, do tipo caminho e reboque, e comprimento igual ou superior a 17,50 m: 57 t;

h) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com mais

de duas unidades e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;


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i) para a combinao de veculos de carga CVC, com mais de duas unidades,

includa a unidade tratora, o peso bruto total poder ser de at 57 toneladas, desde que cumpridos

os seguintes requisitos:

1 mximo de 7 (sete) eixos;

2 comprimento mximo de 19,80 metros e mnimo de 17,50 metros;

3 unidade tratora do tipo caminho trator;

4 estar equipado com sistema de freios conjugados entre si e com a unidade

tratora atendendo ao estabelecido pelo CONTRAN;

5 o acoplamento dos veculos rebocados dever ser do tipo automtico conforme

NBR 11410/11411 e estar reforado com correntes ou cabos de ao de segurana;6 o acoplamento dos veculos articulados com pino-rei e quinta roda devero

obedecer ao disposto na NBR NM ISO337.

Peso bruto por eixo isolado de dois pneumticos: 6 t;

Peso bruto por eixo isolado de quatro pneumticos: 10 t;

Peso bruto por conjunto de dois eixos direcionais, com distncia entre eixos de no mnimo 1,20

metros, dotados de dois pneumticos cada: 12 t;

Peso bruto por conjunto de dois eixos em tandem, quando distncia entre os dois planos

verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m:

17 t;

Peso bruto por conjunto de dois eixos no em tandem, quando distncia entre os dois planosverticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m:

15 t;

Peso bruto por conjunto de trs eixos em tandem, aplicvel somente a semi-reboque, quando

distncia entre os trs planos verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m

e inferior ou igual a 2,40m: 25,5t;


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Peso bruto por conjunto de dois eixos, sendo um dotado de quatro pneumticos e outro de dois

pneumticos interligados por suspenso especial, quando distncia entre os dois planos

verticais que contenham os centros das rodas for:

a) inferior ou igual a 1,20m; 9 t;

b) superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m: 13,5 t.

Os limites de peso bruto por eixo e por conjunto de eixos estabelecidos s prevalecem se todos

os pneumticos, de um mesmo conjunto de eixos, forem da mesma rodagem e calarem rodas no

mesmo dimetro.

Considerar-se-o eixos em tandem dois ou mais eixos que constituam um conjunto integral de

suspenso, podendo qualquer deles ser ou no motriz.

Quando, em um conjunto de dois ou mais eixos, a distncia entre os dois planos verticais

paralelos, que contenham os centros das rodas for superior a 2,40m, cada eixo ser considerado

como se fosse distanciado.

Em qualquer par de eixos ou conjunto de trs eixos em tandem, com quatro pneumticos em

cada, com os respectivos limites legais de 17 t e 25,5t, a diferena de peso bruto total entre os

eixos mais prximos no dever exceder a 1.700kg.


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RESUMINDO:

Tipo de eixo Limite legal(por eixo) Configurao

Simples rodas simples

Ex.: caminhes leves

6,0 t

Simples rodas duplas

Ex.: caminhes mdios

10,0 t

Tandem duplo

Ex.: caminhes pesados

17,0 t

Tandem triplo

Ex.: semi-reboque

Usual: Tandem duplo modificado

com eixo retrtil frente ou atrs.

25,5 t

Outras combinaes

Ex.: reboques e semi-reboques


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Caractersticas dos Veculos

Classificao segundo o grau de divisibilidade

Veculo unitrio

Veculo composto ou combinado

Peso dos Veculos

Componentes do peso dos veculosPeso total = peso do veculo + peso da carga


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Nomenclatura do Peso de Veculos Rodo-Ferrovirios

Peso til : peso da cargaLotao (L) : peso til mximoTara (T) ou Peso morto : peso do veculo sem carga, com tanque cheio e operadores abordoPeso Bruto Total (PBT) : peso til + tara de um veculo unitrioPBT mximo : lotao + taraPeso Bruto Total Combinado (PBTC) : peso til + soma das taras das unidades dacombinaoPBTC mximo : lotao + soma das taras

Exemplos

Caminho Unitrio Trucado

Unitrio + Reboque(Romeu e Julieta)

Semi-reboque

6t 17t PBT = 23t

Tara = 8t

Lotao = 15t

mx6t 17t PBT = 23t

Tara = 8t

Lotao = 15t

mx

6t 17t 10t 10t

Tara = 15t

Lotao = 28t

PBTC = 43tmx

6t 17t 10t 10t

Tara = 15t

Lotao = 28t

PBTC = 43tmx

Tara = 15,5t

Lotao = 33 t

25,5t 17t 6t

Tara = 15,5t

Lotao = 33 t

25,5t 17t 6t

PBTC mximo= 48,5


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Rodotrem

Bi-trem

Bi-trem

Composio do trfego para dimensionamento de um pavimento

baseada no volume dirio mdio (VDM) de veculos, no ano mdio do perodo deprojeto, adicionando-se uma taxa de crescimento de trfego

Lembrando que VDM o nmero de veculos que circulam em uma estradadurante um ano, dividido pelos dias do ano

Taxa de crescimento: baseada no crescimento histrico do mesmo trecho ou regio emestudo (quando faltam dados, utilizar taxa de 5% ao ano)

6t 17t17t 17t PBTC = 57t

Tara = 23t

Lotao = 34t

mx6t 17t17t 17t PBTC = 57t

Tara = 23t

Lotao = 34t

mx

6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t

Tara = 32t

Lotao = 42t

mx

6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t

Tara = 32t

Lotao = 42t

mx

25,5t 25,5t 17t 6t PBTC = 74t

Tara = 28t

Lotao = 46t

mx

25,5t 25,5t 17t 6t PBTC = 74t

Tara = 28t

Lotao = 46t

mx


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Exemplo: para um perodo de projeto de 10 anos, considerar o trfego do 5 ano, com osacrscimos anuais

Classificao do trfego

Trfego leve: menos de 50 veculos comerciais por dia Trfego mdio: entre 50 e 300 veculos comerciais por dia Trfego pesado: mais de 300 veculos comerciais por dia

Fator de Equivalncia de Operaes

O trfego rodovirio bastante heterogneo, apresentando variaes relativas aos tipos deveculos e cargas transportadas. As variaes das condies do trfego refletem-se emdificuldades no dimensionamento de pavimentos. As dificuldades encontram-se na previsoda evoluo do trfego ao longo do tempo e na avaliao do poder de destruio, de modocomparativo, que exercem as vrias cargas a diferentes nveis de repetio.

Devido s variaes das condies do trfego, efeitos cumulativos das solicitaes detrfego so expressos em termos defatores de equivalncia. Ou seja, os diferentes tipos deeixos so comparados em termos de danos causados aos pavimentos.

A converso do trfego misto em um equivalente de operaes de um eixo consideradopadro efetuada aplicando-se os chamados fatores de equivalncia de cargas. Estes fatorespermitem converter uma aplicao de um eixo solicitado por uma determinada carga emum nmero de aplicaes do eixo-padro que dever produzir um efeito equivalente.

Os trechos experimentais da AASHTO (American Association of State Highway andTransportation Officials) e do USACE (Corpo de Engenheiros do Exrcito Norte-americano) fornecem subsdios para o desenvolvimento de fatores de equivalncia de cargapara converter cargas variadas de trfego em cargas equivalentes padronizadas.

Os fatores de equivalncia da AASHTO baseiam-se na perda de serventia e so diferentesdos obtidos pelo USACE, que avaliaram os efeitos do carregamento na deformaopermanente (afundamento nas trilhas de roda). As expresses para clculo dos fatores deequivalncia de operaes so apresentadas nas Tabelas 2 e 3, de acordo com os estudosrealizados pelo USACE e pela AASHTO, respectivamente.

As curvas de correlao entre cargas por eixo e fatores de equivalncia de operaesutilizadas pelo mtodo de dimensionamento de pavimentos flexveis do antigo DNERbaseiam nas expresses obtidas pelo USACE (Corpo de Engenheiros do Exrcito Norte-americano), apresentadas na Tabela 2.

Os fatores de equivalncia utilizados pelo mtodo do DNER permitem a converso deaplicaes de diferentes solicitaes em um nmero equivalente de aplicaes do eixopadro (8,2 tf). Para cada configurao de eixo real h uma converso para eixo padro.


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Tabela 2 Expresses matemticas para obteno dos fatores de equivalncia deoperaes, para diferentes tipos de eixos (USACE)

Tipos de Eixos Faixas de Cargas

(tf)

Equaes (P em tf)

0 8 0175,44100782,2 PFEO = Eixo simples

8 2542,66108320,1 PFEO = 0 11 4720,34105920,1 PFEO = Eixo tandem duplo

11 4840,56105280,1 PFEO = 0 18 3549,35100359,8 PFEO = Eixo tandem triplo

18 5789,57103229,1 PFEO = P = Peso bruto total sobre o eixo

Tabela 3 Expresses matemticas para obteno dos fatores de equivalncia deoperaes, para diferentes tipos de eixos (AASHTO)

Tipos de eixo Equaes (P em tf)Simples de rodagem simples 32,4

77,7

= PFEO

Simples de rodagem dupla 32,4

17,8

= PFEO

Tandem duplo (rodagem dupla) 14,4

08,15

= PFEO

Tandem triplo (rodagem dupla) 22,4

95,22

= PFEO

P = Peso bruto total sobre o eixo

Determinao do nmero de solicitaes para o perodo de projeto

Clculo do nmero de solicitaes - Mtodo do DNER

o nmero de solicitaes transforma o trfego em um nmero equivalente desolicitaes do eixo padro

informa quantas repeties de carga (eixo simples de roda dupla: 8,2 tf) opavimento ir receber ao longo de sua vida til


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Fatores de Equivalncia de Operaes:

Fator de Equivalncia de Operaes

O nmero de solicitaes expresso por:

Onde:N = nmero de solicitaes do eixo padro

VDMm= volume dirio mdio de trfego, no ano mdio do perodo de projeto, em

veculos/diap = perodo de projeto, em anos

FC = fator de carga

FE = fator de eixo

FR = fator climtico regional

Clculo do Trfego (VDM)

Determinao do nmero de solicitaes para o perodo de projeto

O nmero de solicitaes expresso por:

Onde:N = nmero equivalente de solicitaes do eixo padroVDMm = volume dirio mdio de trfego, no ano mdio do perodo de projeto, em

veculos/diap = perodo de projeto, em anosFC = fator de cargaFE = fator de eixoFR = fator climtico regional

FRFEFCpVDMN m365=

FRFEFCpVDMN m365=

FEO


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Clculo do Trfego (VDM)

Crescimento linear

OndeVDMf= volume dirio mdio de trfego no ltimo ano do perodo de projeto

(veculos/dia)VDM0= volume dirio mdio de trfego no incio do primeiro ano do perodo de

projeto (veculos/dia)p = perodo de projeto, em anos et = taxa anual de crescimento do trfego

volume dirio mdio detrfego, no ano mdio doperodo de projeto(veculos/dia)

Observao: O trfego considerado para efeito de projeto o da faixa mais solicitada; Porcentagens de veculos comerciais (em relao ao trfego comercial nos dois

sentidos) na faixa de trnsito tomada para o projeto: na falta de dados mais precisos,so fornecidas as seguintes indicaes:

Tabela 4 - Estimativa de percentual de veculos na faixa de projetoNmero de faixas de trfego

(dois sentidos)% de veculos comerciais na

faixa de projeto

2 50

4 35 a 48

6 ou mais 25 a 48

O clculo do nmero de operaes do eixo padro (N), para o perodo de projeto, deve serfeito multiplicando-se Vt pelos fatores de eixo (FE), de carga (FC) e pelo fator climticoregional (FR).

O FE um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos, fornece o nmero de eixoscorrespondente.

O FC um nmero que multiplicado pelo nmero de eixos que operam, fornece o nmerode eixos equivalentes ao eixo padro.FV = FE FC

]).1(1[.0 tpVDMVDMf

2

])1(2[0 tpVDMVDMm

=

20VDMVDM

VDMf

m

+=


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FV o fator de veculo, isto , um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos queoperam fornece diretamente o nmero de eixos equivalentes ao eixo padro.

Clculo do Fator de Eixo (FE)

O fator de eixo transforma o trfego de veculos em nmero de passagens de eixosequivalentes

FE = fator de eixop2 = porcentagem de veculos de dois eixosp3 = porcentagem de veculos de trs eixos epn = porcentagem de veculos de n eixos

Clculo do Fator de Carga (FC)

Baseia-se no fator de equivalncia de operaes, que relaciona o efeito da passagem dequalquer tipo de veculo com o efeito da passagem do veculo padro

Por exemplo: se o fator de equivalncia de operaes = 7, entende-se que se trata de um

veculo cuja passagem representa o mesmo efeito que 7 passagens doveculo padro

Para cada eixo h um fator de equivalncia de carga em relao ao eixo padro de 8,2 t

Multiplicando-se o fator de equivalncia de operaes pela correspondente porcentagem deveculos, obtm-se a equivalncia de operaes

Soma da equivalncia de operaes = Fator de carga

Clculo do Fator Climtico Regional (FR)Utilizado para considerar as variaes de umidade s quais os materiais constituintes dopavimento esto sujeitos durante as estaes do ano, e que influem diretamente nacapacidade de suporte dos mesmos.Fatores climticos regionais sugeridos no Brasil, em funo da altura mdia anual de chuvaem mm:

Quando no existem dados pluviomtricos, podem-se adotar valores mdios para cadaregio.

npppFE n+++= K32 32

Altura mdia anual de

chuva

(mm)

Fator Climtico

Regional

(FR)

At 800 0,7De 800 a 1500 1,4Mais de 1500 1,8

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