GABRIELA DUARTE SIMÕES ESTUDO COMPARATIVO DA UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS NAS QUADRAS 101, 102, 301 E 302 DE SAMAMBAIA/DF

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1 i GABRIELA DUARTE SIMÕES ESTUDO COMPARATIVO DA UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS NAS QUADRAS 101, 102, 301 E 302 DE SAMAMBAIA/DF Artigo apresentado ao curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para a obtenção de Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Ivonne Alejandra Maria Gutiérrez Góngora Brasília 2016

2 ii Artigo de autoria de Gabriela Duarte Simões, intitulado ESTUDO COMPARATIVO DA UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS NAS QUADRAS 101, 102, 301 E 302 DE SAMAMBAIA/DF, apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, em (23 de Novembro de 2016), defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo assinada: Prof. DSc. Ivonne Alejandra Maria Gutiérrez Góngora Orientador Curso de Engenharia Civil UCB Prof. DSc. Rideci de Jesus da Costa Farias Examinador Curso de Engenharia Civil UCB Brasília 2016

3 iii DEDICATÒRIA À minha família por sempre acreditar na minha capacidade e investir em mim, abrindo caminhos para essa nova etapa da minha vida.

4 iv AGRADECIMENTOS Aos meus pais que sempre colocaram minha formação e objetivos em primeiro lugar, incentivando minhas decisões e ajudando da forma que sabiam e achavam melhor. Aos mestres, que nunca deixaram de contribuir para a nossa formação, e mais que isso, tornaram-se muitas vezes conselheiros e amigos. Um agradecimento especial à minha orientadora, Ivonne Gongora que aceitou participar desse trabalho de conclusão, se disponilizando e me dando o apoio necessário. Aos amigos, simplesmente indispensáveis para a minha formação, sempre me acompanhando nas eternas tardes na Universidade, como também fora dela. À absolutamente qualquer um que tenha, de alguma forma, feito parte da minha vida e me ajudado a passar por essa importante fase.

5 1 ESTUDO COMPARATIVO DA UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS NAS QUADRAS 101,102, 301 E 302 DE SAMAMBAIA/DF GABRIELA DUARTE SIMÕES RESUMO Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade tanto econômica, quanto técnica, da utilização dos pavimentos flexível e rígido, comparando sua aplicação no Centro Urbano de Samambaia-DF. Para realizar tal análise necessita-se dimensionar as camadas dos dois tipos de pavimentos utilizando os métodos DNER para flexível e o PCA para o rígido. Em seguida apresenta-se o local de estudo, seguido pelos parâmetros utilizados para a definição dos materiais e as equações e gráficos necessários para definir a espessura de cada camada que complementará o pavimento. Com essas definições e a planilha orçamentária retirada da tabela de composição de preços da NOVACAP de 2015, comparou-se a utilização de ambas no projeto incluindo argumentos a serem consideradas para a implementação de qualquer uma das técnicas, visando assim suas vantagens e desvantagens. Palavras-chave: Pavimento flexível. Pavimento rígido. Viabilidade. Econômica. Técnica. 1. INTRODUÇÃO As estradas pavimentadas começaram a aparecer no Brasil apenas no início do século XIX com o calçamento asfáltico em grande escala na cidade do Rio de Janeiro, e as rodovias na década de 20, no Nordeste. Mas essas estradas só tiveram grande desenvolvimento quando ocorreu um intercâmbio de informações entre Brasil e Estados Unidos nessa área, nos anos 50 ( transportebrasil). Hoje, com a crescente modernização dos veículos e por permitir o transporte mais barato de mercadorias e fácil locomoção do homem, as estradas pavimentadas necessitam de maior estudo de tecnologias visando uma gama de opções para o seu desenvolvimento.

6 2 Para Balbo (2007) Tem-se que o pavimento é uma estrutura não perene, composta por camadas sobrepostas de diferentes materiais compactados a partir do subleito do corpo de estrada, adequada para atender estrutural e operacionalmente ao tráfego, de maneira durável e ao mínimo custo possível, considerados diferentes horizontes para serviços de manutenção preventiva, corretiva e de reabilitação, obrigatórios. Em seguida Senço (2008) completa que Sendo construído após a terraplanagem é um sistema de várias camadas de espessuras finitas que se assenta sobre um semi-espaço infinito e exerce a função de fundação da estrutura, chamado de subleito. Segundo dados do sistema nacional de viação (SNV) de 2016, as estradas pavimentadas hoje no Brasil não são maioria, cerca de 78,6% das estradas brasileiras não são pavimentadas, as pavimentadas estão em 12,3% e as planejadas em 9,1%. Com esses dados é possível perceber o quanto o Brasil ainda pode expandir suas estradas pavimentadas e a necessidade de meios e técnicas de pavimentação para serem utilizadas. De acordo com Balbo (2007) Ao se dar condições para uma via de melhor qualidade de rolamento, automaticamente se proporciona aos usuários uma expressiva redução nos custos operacionais, haja vista que os custos de operação e de manutenção dos veículos estão associados às condições de superfície dos pavimentos. Dos métodos de pavimentação conhecidos, a asfáltica e a de concreto são as mais utilizadas, e em Brasília é evidente a soberania da pavimentação flexível, ou asfáltica. Segundo Bernucci (2010) Os pavimentos asfálticos são aqueles em que o revestimento é composto por uma mistura constituída basicamente de agregados e ligantes asfálticos. É formado por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. E os pavimentos de concreto-cimento são aqueles em que o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland. Nesses pavimentos a espessura é fixada em função da resistência à flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes. As placas de concreto podem ser armadas ou não com barras de aço. A proposta desse trabalho é comparar a utilização dos pavimentos citados, flexível e rígido no Centro Urbano de Samambaia-DF, analisando seu dimensionamento, assim como o orçamento de ambas técnicas. Assim, então, discutir sobre as vantagens e desvantagens de cada técnica analisada. 1.1 Objetivos Objetivo geral

7 3 Realizar um estudo comparativo da utilização de um pavimento flexível quando comparado com a utilização de um pavimento rígido em um trecho do Centro Urbano de Samambaia, das quadras 101, 102, 301 e Objetivos específicos Projetar através dos métodos do DNER e do PCA as estruturas de pavimento flexível e rígido. Fazer uma análise econômica da viabilidade técnica da construção dos dois tipos de estruturas de pavimentos comparadas neste estudo. Realizar uma análise econômica da utilização de pavimentos flexíveis e rígidos para o trecho estudado. Avaliando os custos em termos de manutenção e durabilidade. 1.2 Justificativa Consideram-se como defeitos da superfi cie de pavimentos aos desarranjos que contribuam para aumentar desconforto, ou impedir o tra fego de vei culos sobre estes pavimentos. Em geral, os principais defeitos encontrados classificam-se em: trincas, remendos, buracos, deformac o es, defeitos fi sicos na superfi cie, problemas quanto a drenagem e outros (PONTES FILHO, 1999). Devido as patologias encontradas em vias, acidentes são causados, assim como desconforto e maiores custos operacionais em veículos. Sabe-se que para cada R$ 1,00 investido em rodovias há uma redução de quase R$ 3,00 no Custo Operacional dos Veículos, o que é um baixo investimento e que necessita de maior atenção. Então com esses diversos problemas, tanto nas principais rodovias quanto em vias de menor tráfego, torna-se necessário o estudo da viabilidade de outras alternativas além do pavimento flexível (asfáltico). No trecho escolhido observa-se alguns dos problemas citados anteriormente, primeiramente ele recebeu pavimento flexível e há um projeto para que seja feito um novo pavimento flexível do zero. O pavimento a ser analisado corresponde a uma obra a ser executada pela NOVACAP e a partir dele pretende-se realizar a comparação com um pavimento rígido, analisando se existem vantagens técnicas e econômicas na construção do mesmo, assim como também aumento da sua vida útil ou de serviço. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

8 4 2.1 Metodologia de dimensionamento O dimensionamento dos pavimentos flexível e rígido seguiram os métodos do DNER e PCA, respectivamente, que serão apresentados na revisão, contendo parâmetros que ajudarão a definir os materiais e camadas utilizadas na via em questão Pavimento flexível Para o dimensionamento de pavimento flexível do trecho analisado, foi utilizado o método DNER 667/81. Esse método estabelece critérios a serem seguidos para os diversos procedimentos de cada fase do dimensionamento dessa obra de pavimentação, normatizando essa atuação em todo o país. As fases de dimensionamento analisadas, conforme o método, estão descritas a seguir: Características dos materiais Os materiais a serem empregados nas diferentes camadas (base, sub-base e reforço do subleito) do pavimento, deverão atender a alguns valores limite recomendados visando a máxima qualidade final desse trecho. Na Tabela 1 temos os valores limite necessários para cada camada: Tabela 1: Valores limite de cada camada. Camada Base Sub-base Subleito Valores limite CBR 80 Expansão 0,5% Limite de liquidez 25 Índice de plasticidade 6 IS ou CBR 20 IG = 0 Expansão 1% IS ou CBR maior que o subleito Expansão 2% Tráfego A escolha dos materiais também está diretamente relacionada ao volume de tráfego diário no trecho em que será executado o novo pavimento. Para tanto é necessária uma contagem de tráfego, procurando atender à demanda atual, como também é indispensável fazer previsões desse trecho para atender suas necessidades futuras. Com essa contagem e previsões

9 5 é possível classificar as vias, segundo a Tabela 2, e fazer um dimensionamento para atender à cada uma. Tabela 2: Classificação das vias e parâmetros de tráfego. Função Predominante Tráfego Previsto Vida de Projeto (Anos) Tráfego Diário na Faixa Mais Solicitada Veículo Leve Caminhões e Ônibus N N Característico Via local residencial Muito Leve 10 < 100 < 3 Via local residencial com passagem de caminhões e onibus Via coletora secundária com passagem de caminhões e ônibus Leve Médio a a 20 a a a 100 a Coeficiente de equivalência estrutural O coeficiente de equivalência estrutural de um material é um valor empírico definido como a relação entre as espessuras de uma base granular e de uma camada de material considerado, que apresente desempenho semelhante, ou seja, considera-se que uma camada de 10 centímetros de um material com coeficiente de equivalência estrutural igual a 1,5 apresenta comportamento igual ao de uma camada de 15 cm de base granular (IP-04, 2004). Na Tabela 3 estão indicados os coeficientes de equivalência recomendados. Tabela 3: Coeficientes de equivalência estrutural. CAMADA DO PAVIMENTO Base ou revestimento de CBUQ Base ou revestimento de PMQ denso Base ou revestimento de PMF denso Base ou revestimento por penetração Camadas granulares Solo-cimento - Rcs > 4,5 Mpa (7 dias) Solo-cimento - 2,8 < Rcs > 4,5 Mpa (7 dias) Solo-cimento - 2,1 < Rcs > 4,5 Mpa (7 dias) COEFICIENTE K 2,0 1,7 1,4 1,2 1,0 1,7 1,4 1, Espessura mínima de revestimento betuminoso Obtemos parâmetros para a espessura do revestimento betuminoso de acordo com o N, que seria o número de repetições do eixo-padrão de 8,2t, calculado juntamente às pesquisas de tráfego que serão realizadas. Essas espessuras estão representadas na Tabela 4.

10 Espessura do pavimento em termos de material padrão (cm) 6 Tabela 4: Espessuras mínimas em função de N Espessura das camadas granulares As espessuras das camadas granulares são representadas por meio de um gráfico, em função de N e ISC (ou CBR) do material em questão. É possível verificar essas espessuras no Figura 1. Número N (operações do eixo padrão de 8,17 tf) 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E ISC = Figura 1: Ábaco de dimensionamento do método DNER Fonte: NOVACAP, Os parâmetros identificados nessas fases são essenciais para o dimensionamento do projeto, pois é deles que identificaremos, não só os materiais a serem utilizados, como resistências de projeto. A identificação desses parâmetros vai impedir futuras patologias e evitar complicações durante a implementação desse pavimento.

11 Inequações de dimensionamento As espessuras finais são dimensionadas de mediante os cálculos das inequações de dimensionamento. Essas inequações dimensionam essas camadas a partir do revestimento que é tabelado em função do Número N, então a base é calculada na Equação (1), sub-base na Equação (2) e reforço está expressa na Equação (3). R K R + B K B H 20 (1) R K R + B K B + SB K SB H n (2) R K R + B K B + SB K SB + REF K REF H m (3) Onde: R: Espessura do revestimento; KR: Coeficiente de equivalência estrutural do revestimento; B: Espessura da base; KB: Coeficiente de equivalência estrutural da base; SB: Espessura da sub-base; KSB: Coeficiente de equivalência estrutural da sub-base; REF: Espessura do reforço; KREF: Coeficiente de equivalência estrutural do reforço; H20: Espessura de material granular padrão necessária à proteção da sub-base; Hn: Espessura de material granular padrão necessária à proteção do reforço; Hm: Espessura de material granular padrão necessária à proteção do subleito Pavimento rígido O método de dimensionamento de pavimentos rígidos é feito pelo método da Portland Cement Association PCA, que considera a tração na flexão de uma placa de concreto submetida a certos esforços, estas solicitações são tratadas como consumo de resistência a fadiga (CRF), quando o pavimento é submetido a cargas repetidas do tráfego durante o período de projeto (TROMBETTA, 2010). Esse método tem aplicação nas seguintes formas, que servirão de base para a escolha do tipo de pavimento rígido a ser utilizado:

12 8 Placas de concreto simples Placas de concreto simples com barras de transferência Placas de concreto com armadura distribuída descontínua Placas de concreto com armadura distribuída contínua O dimensionamento desse pavimento depende da análise de três principais tópicos: fundação, tráfego e concreto em si. O estudo da fundação vai nos dar o valor do CBR necessário para fazer a relação do coeficiente de recalque, definindo a capacidade de suporte do subleito, por meio do Figura 2. Figura 2: Relação entre CBR e K. Fonte: DNIT, Quanto ao tráfego é necessário definir os tipos de veículos que utilizarão a via, principalmente os pesados como os caminhões médios, caminhões pesados, reboques, semi-reboques e ônibus. Obtendo assim a carga máxima a passar no trecho em estudo para posteriormente analisar a

13 9 fadiga, por repetição de carga, que irão provocar no concreto. Só então analisaremos a resistência do concreto à tração na flexão após 28 dias, onde costuma-se adotar 4,5Mpa. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização do estudo comparativo entre o uso do pavimento flexível e rígido, seguiu-se uma metodologia que consiste na caracterização do local a ser analisado. Com essa caracterização, foi possível descrever os materiais e métodos necessários para a execução dos pavimentos para que, então, seja feita a escolha do melhor método visando questões de viabilidade técnica e econômicas. 3.1 Caracterização do local analisado O local analisado é o Centro Urbano de Samambaia-DF, que consiste nas quadras 101, 102, 301 e 302, esse trecho contempla uma extensão viária de ,37m. A Figura 3 ilustra o local estudado, e na Figura 4 vemos as ruas representadas com destaque para as vias que receberão o pavimento. Figura 3: Centro Urbano de Samambaia quadras 101, 102, 301 e 302. Fonte: Google Earth, 2015.

14 10 Figura 4: Representação do Centro Urbano de Samambaia quadras 101, 102, 301 e 302. Fonte: NOVACAP, O trecho analisado encontra-se com pavimentação asfáltica em alguns trechos, mas outros trechos serão criados visando atender à necessidade dos moradores de uma fácil locomoção no Centro Urbano. 3.2 Caracterização dos materiais Com a análise dos materiais do solo utilizado como subleito, tem-se as curvas granulométricas para os diferentes tipos de tráfego. Foram encontrados diversos tipos de solo para cada tráfego nos trechos que geraram os gráficos de granulometria apresentados a seguir nos Gráficos 1 a 6, baseados no Volume 01 de estudo geotécnico do solo para o Centro Urbano de Samambaia da NOVACAP. Porém, para a execução do projeto, o solo considerado foi recolhido de uma jazida a 12km de distância da obra Tráfego leve Argila vermelha

15 % Passante % Passante 11 Gráfico 1: Curva granulométrica da argila vermelha para tráfego leve. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm) Argila amarela Gráfico 2: Curva granulométrica da argila amarela para tráfego leve. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm)

16 % Passante % Passante 12 Argila siltosa vermelha Gráfico 3: Curva granulométrica da argila siltosa vermelha para tráfego leve. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm) Argila arenosa vermelha Gráfico 4: Curva granulométrica da argila arenosa vermelha para tráfego leve. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm)

17 % Passante % Passante Tráfego médio Arenito vermelho Gráfico 5: Curva granulométrica do arenito vermelho para tráfego médio. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm) Argila vermelha Gráfico 6: Curva granulométrica da argila vermelha para tráfego médio. 100 SUBLEITO - GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO ,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm)

18 14 Com os gráficos granulométricos dos solos existentes para cada tráfego, e observando os valores limite para CBR, limite de liquidez, expansão e índice de plasticidade citados no item montou-se uma tabela com o resumo desses ensaios. Para tráfego leve tem-se a Tabela 5, e para o tráfego médio a Tabela 6. Tabela 5: Resumo de ensaios para tráfego leve. PARÂMETRO LIMITES GRANULOMETRIA COMPACTAÇÃO 12 GOLPES ESTATÍSTICO LL IP 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 H ót. D max. Exp. CBR N ,5 12,2 100,0 99,8 99,0 96,0 97,0 95,3 61,7 24,2 1,5 0,1 14,0 σ 18,6 7,9 0,0 0,9 3,9 7,4 9,9 10,2 20,6 7,0 0,2 0,0 5,2 µmín 29,5 10,5 100,0 99,6 98,1 96,4 94,9 93,1 57,2 22,7 1,5 0,1 13,0 µmáx 37,6 13,9 100,0 100,0 99,8 99,6 99,2 97,5 66,2 25,7 1,6 0,1 15,0 Xmín 16,9 5,1 100,0 99,0 95,4 91,3 88,2 86,1 43,2 17,9 1,4 0,1 10,0 Xmáx 50,2 19,3 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 80,2 30,5 1,7 0,1 19,0 IG 8 Tabela 6: Resumo de ensaios para tráfego médio. PARÂMETRO LIMITES GRANULOMETRIA COMPACTAÇÃO 12 GOLPES ESTATÍSTICO LL IP 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 H ót. D max. Exp. CBR N ,4 6,1 100,0 99,5 93,6 88,0 84,5 82,0 50,9 21,1 1,6 0,2 16,0 σ 22,7 8,2 0,0 1,3 8,4 15,1 18,5 19,6 24,7 8,4 0,2 0,2 6,6 µmín 10,5 3,6 100,0 99,1 91,1 83,4 78,9 76,1 43,4 16,6 1,5 0,1 14,0 µmáx 24,3 8,6 100,0 99,9 96,2 92,6 90,1 88,0 58,4 23,7 1,6 0,2 18,0 Xmín NL 0,0 100,0 98,2 85,4 73,2 66,3 62,7 26,6 12,9 1,3 0,0 10,0 Xmáx 39,7 14,2 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 75,2 29,4 1,8 0,4 23,0 IG 7 Os materiais escolhidos para as camadas, com base nos valores limite, e os resumos de ensaio do subleito foram, segundo o Volume 02 de dimensionamento de vias para o Centro Urbano de Samambaia da NOVACAP: Revestimento: Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ); Base: Cascalho (laterita) CBR 60% e expansão 0,5% e coeficiente estrutural = 1,00; Sub-base: Cascalho (laterita) CBR 30% e expansão 0,5% e coeficiente estrutural = 1,00; 3.3 Tráfego Para a estrutura de pavimento flexível que será construída foi considerado o cálculo de tráfego com número de repetições do eixo-padrão de 8,2t, considerando diversos fatores e pesquisas de tráfego para previsões da necessidade da via. O cálculo está descrito na Equação

19 15 (4), seguido de sua legenda. n N = 36 FR FP FV i=0 VMDATCi. (4) onde: N = número de repetições do eixo-padrão de 8,2t; FR = fator climático regional; FV = fator de veículos, conforme metodologias: USACE (Corpo de Engenheiros do Exército Americano) AASHTO (American Association of Highway and Transportation Officials). FP = fator de pista; VMDATCi = volume médio anual de tráfego de veículos comerciais (ônibus + caminhões + reboques + semi-reboques). Com base no tráfego para dimensionar o pavimento rígido foi necessário calcular o volume total de tráfego na via do projeto, fazendo uma projeção dos veículos que circulariam por essa área. A Equação (5) descreve o volume total de tráfego, com base no período de projeto e volume médio diário. Vt = 36 P Vm (5) Onde: P: período de projeto ou vida útil em anos; Vm: volume médio de tráfego no sentido mais solicitado, no ano médio do período de projeto. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Dimensionamento dos pavimentos Como a via será feita do zero, é necessário projetar e dimensionar as vias com base num tráfego das proximidades que vão passar a utilizar essa nova pista. Então tanto o pavimento flexível quanto o rígido receberão uma classificação de tráfego considerando o tráfego local e com uma previsão de 10 anos. Os tráfegos previstos foram leves e médios e considerando a Tabela 2, obtivemos o N característico. Para isso consideram-se leves as vias locais residenciais com passagem de caminhões e ônibus de 21 a 100 por dia. Médias as vias coletoras secundárias com passagem de caminhões e ônibus. Assim as vias foram divididas segunda a Figura 4, de acordo com as características citadas.

20 16 Figura 5: Planta de tráfego. Fonte: NOVACAP, Para aplicar esse asfalto é indispensável que sejam feitas algumas preparações no local seguindo o Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis (DNER,1981) e IP 04: Deverá haver sempre uma drenagem superficial adequada e o lenc ol d a gua subterrâneo deverá estar rebaixado a pelo menos 1,50 m em relação ao greide de terraplanagem; As camadas constituintes da estrutura do pavimento deverão ser executadas de acordo com as especificações citadas nos métodos de dimensionamento item Pavimento flexível No dimensionamento de pavimento flexível consideram-se dois tipos de tráfego para a via a ser instalada. A pistas foram divididas em tráfego leve e médio para realizar o dimensionamento das camadas do pavimento Tráfego leve O tráfego leve é caracterizado pelo número N ti pico de 1,00x10 5 solicitações do eixo simples padrão (80kN) para o período de projeto de 10 anos e CBR Mín =10%. A Tabela 5 expressa os dados estatísticos do subleito, e no item 3.2 encontramos os materiais adotados para cada tipo de tráfego.

21 17 Com base nesses parâmetros foi possível dimensionar as camadas com as inequações de dimensionamento descritas no item , assim a estrutura para essa via será representada na Figura 6 e com as seguintes espessuras: Revestimento = 4cm; Base compactada a 100% do Proctor Modificado = 20cm; Subleito compactado a 100% da Proctor Normal CBR 10% = 15cm. Figura 6: Espessuras das camadas para tráfego leve Tráfego médio O tra fego médio é caracterizado por N ti pico de 5,00x10 5 solicitações do eixo simples padrão (80kN) para o período de 10 anos e CBR Mín = 10%. A Tabela 6 expressa os dados característicos do subleito, e no item 3.2 os materiais adotados para esse tipo de tráfego. Com base nesses parâmetros, assim como no tráfego leve, as camadas são dimensionadas por inequações de dimensionamento descritas no item , e representadas na Figura 7, ficando então da seguinte forma: Revestimento = 5cm; Base compactada a 100% do Proctor Modificado = 15cm; Sub-base compactada a 100% do Proctor Intermediária = 15cm; Subleito compactado a 100% da Proctor Normal CBR 10% = 15cm. Figura 7: Espessuras das camadas para tráfego médio.

22 Pavimento Rígido O dimensionamento para o pavimento rígido foi feito pelo método PCA, considerando a tração na flexão de uma placa de concreto. Para executar o dimensionamento das camadas que constituem o pavimento de concreto, foi necessário o ábaco para dimensionamento da Figura 5. Figura 8: Ábaco de dimensionamento da espessura de pavimentos de concreto. Fonte: DNIT, Para tanto, alguns parâmetros deverão ser determinados para que a espessura seja definida de acordo com o a baco. São elas o coeficiente de recalque k, carga por eixo simples já definido como 80kN ou 8t e tensão de tração na flexão calculado pela Equação (5) no item

23 Para o coeficiente de recalque temos a Tabela 7, na qual iremos correlacionar CBR com o k, montada a partir da Figura 2, no item Tabela 7: Relação entre CBR e k. CBR (%) k (kgf/cm²/cm) 3 2,77 4 3,32 5 3,87 6 4,43 7 4,71 8 5,00 9 5, , , , , , , , ,39 Segundo a tabela apresentada acima podemos relacionar os valores mínimos de CBR do subleito descritos na Tabela 5 e 6. De acordo com ela temos um CBR de 10%, logo o coeficiente de recalque será 5,54. Considerando o aumento do valor de k em função da sub-base que foi admitida com espessura de 15cm, assim como o subleito, temos um valor final de 6,45. Para a tensão de tração na flexão, ao utilizar a Equação (5) com os seguintes dados de Vm = 400 e P = 20 foi possível chegar no valor de volume total. Com o valor calculado de 2,52x10 6, utilizou-se o ábaco para enfim chegar no valor final da espessura de concreto para a realização do pavimento de 12cm. Essas espessuras que completam a pavimentação rígida estão representadas na Figura 9. Figura 9: Espessura das camadas do pavimento rígido.

24 Orçamento O orçamento foi realizado com base nos dados do projeto descritos no item 4.1 de dimensionamento, considerando uma extensão viária de ,37 m e largura média da pista de 12m. Utilizou-se dados da composição de preços e serviços da NOVACAP do ano de 2015, assim como alguns dados da tabela de composição TCPO Tabela de Composição de Preços para Orçamentos. Para a comparação de orçamentos entre os pavimentos flexíveis e rígidos, foram considerados apenas os pontos diferentes entre os dois. Então serão comparadas, basicamente, os custos das camadas, deixando os pontos em comum de fora da tabela de composição, assim representados nas Tabelas 8 e Tabela de composição do pavimento flexível Tabela 8: Composição de preços do pavimento flexível (continua). Item Código Descrição UN QUANT. PREÇO (R$) Unitário Total 1. SUBLEITO Regularização e compactação do subleito m² ,60 1,08 R$ , SUB-BASE Momento extraordinário de transporte de material de 1ª categoria e solos de jazida, para distância além de 5,0 km m³xkm ,36 1,93 R$ , Escavação de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ ,37 1,28 R$ , Carga de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ ,54 1,86 R$ , Transporte em caminhão de transporte de materias de 1ª categoria e solos e de jazidas, com distância até 5,0 km m³ ,54 16,36 R$ , Sub-base do solo estabilizado granulometricamente 3. BASE m³ ,02 7,33 R$ , Momento extraordinário de transporte de material de 1ª categoria e solos de jazida, para distância além de 5,0 km m³xkm ,23 1,93 R$ , Escavação de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ 48475,2 1,28 R$ , Carga de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ ,54 1,86 R$ , Transporte em caminhão de transporte de materias de 1ª categoria e solos e de jazidas, com distância até 5,0 km m³ ,54 16,36 R$ , Verba Base de solo estabilizado granulometricamente com 15% de pó de pedra m³ ,45 14,08 R$ , IMPRIMAÇÃO Imprimação ou pintura de ligação m² ,00 0,26 R$ , Imprimante CM 30 t 311, ,98 R$ ,86 5. CAPA ASFÁLTICA

25 21 Tabela 8: Composição de preços do pavimento flexível (conclusão). 5. CAPA ASFÁLTICA Concreto betuminoso usinado a quente inclusive espalhamento e compactação m³ 8.834,90 238,99 R$ , Transporte de concreto betuminoso usinado a quente, distância até 5 km inclusive carga e descarga m³ 8.834,90 21,95 R$ , Momento extraordinário de transporte de material de 1ª categoria e solos de jazida, para distância além de 5,0 km m³xkm ,53 2,05 R$ , Cimento asfáltico de petróleo - CAP 50/70 t 133, ,45 R$ ,73 TOTAL = R$ , Tabela de composição do pavimento rígido Tabela 9: Composição de preços do pavimento rígido. Item Código Descrição UN QUANT. PREÇO (R$) Unitário Total 1. SUBLEITO Regularização e compactação do subleito m² ,60 1,08 R$ ,45 2. SUB-BASE Momento extraordinário de transporte de material de 1ª categoria e solos de jazida, para distância além de 5,0 km m³xkm ,36 1,93 R$ , Escavação de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ ,37 1,28 R$ , Carga de material de 1ª categoria e de solos de jazidas m³ ,54 1,86 R$ , Transporte em caminhão de transporte de materias de 1ª categoria e solos e de jazidas, com distância até 5,0 km m³ ,54 16,36 R$ , Sub-base ou base de brita graduada m³ ,02 122,21 R$ ,26 3. CONCRETO Pavimento rígido de concreto usinado fck 25 Mpa, e=12cm, inclusive forma, colocação de ferros de ligação, m² ,44 70,97 R$ ,55 selante betuminoso e colchão de areia e=5cm TOTAL = R$ , Discussão de Resultados Com os resultados obtidos no presente trabalho, foi possível alcançar o objetivo de comparar os dois tipos de pavimentos apresentados. Analisando assim qual teria maior vantagem técnica, assim como avaliar a questão de viabilidade econômica para o Centro Urbano de Samambaia.

26 22 Para a análise desses objetivos foram necessários estudos do solo e contabilização de tráfego, além dos cálculos para alcançar os dimensionamentos de cada tipo de pavimento. Para essa contagem foi preciso tomar como base o tráfego das vias próximas e como a via seria utilizada e qual tipo de tráfego ela atenderia. Mas esse tipo de previsão pode ocasionar erros de dimensionamento, pois nem sempre é exigido da via apenas o que foi calculado e considerado, pois é possível a passagem de cargas excepcionais, mesmo que não sejam recomendadas. Quanto a viabilidade técnica, os materiais exigidos para cada pavimento foram retirados da mesma jazida, encontrada a 12 km do local, então o preço de transporte foi considerado o mesmo para ambos. Porém, o pavimento rígido tem menor quantidade de solo a ser deslocado o que consome menos tempo e logística para esse transporte. Analisando-se a tabela orçamentária, é possível observar que o pavimento flexível custaria R$ ,88 e o pavimento rígido apresenta um custo de R$ ,33. O pavimento rígido tem uma diferença de R$ ,45, mostrando-se 8,38% mais caro que o pavimento asfáltico. Apesar de mostrar esse valor elevado, vale ressaltar que o projeto de pavimento rígido foi dimensionado e orçado para uma vida útil de 20 anos, enquanto o flexível tem vida útil de apenas 10 anos. Então mesmo com o elevado custo inicial, o rígido vai manter-se por mais tempo, além de resistir mais ao tráfego que não é perfeitamente calculado para a região. Deve-se, também, levar em consideração o conforto dos motoristas ao passar pela via, assim como o conforto sonoro dos moradores mais próximos. Como o pavimento rígido necessita de mais textura para que carros não deslizem em sua superfície ele é mais suscetível a desconfortos sonoros e aos motoristas que passarão por essa via. Para que o pavimento flexível seja viável é necessário considerar, os custos de manutenção e conservação, assim como os materiais para restauração disponíveis. Caso sejam feitos corretamente, esse pavimento poderá durar mais, justificando seu uso, caso contrário o pavimento vai desgastar-se em menos tempo. 5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Com esse trabalho percebe-se que os dois pavimentos atendem às características necessárias para sua aplicação, seja em questão de segurança ou até mesmo economia, já que a diferença de preço entre as duas técnicas não foi tão exorbitante, apresentando valor de R$ ,45 (8,38%). Mas deve-se levar em consideração é a questão de manutenção, onde é necessário um planejamento para que a vida útil desse pavimento seja mantida ou prolongada.

27 23 Quanto a questão dos métodos, é necessário utilizar de novas tecnologias para o dimensionamento de pavimentos. Percebe-se que o método mais utilizado para dimensionamento é o CBR e índice de grupo, mas há mais processos tecnológicos às vezes negligenciados para esse estudo, seja por falta de equipamento ou conformidade com os procedimentos atuais. E ainda hoje no Distrito Federal, e não só nas cidades satélites como Samambaia, na pavimentação das vias preza-se pela utilização da pavimentação flexível. Esse trabalho também veio com o intuito de difundir o processo da pavimentação com a utilização do concreto (rígida). Não ignorando, então, essa tecnologia tão utilizada em países de desenvolvidos que prezam pela qualidade de suas vias. Comparative study of the use of flexible and rigid pavement in blocks 101,102, 301 and 302 of Samambaia/DF ABSTRACT: This work aims to analyze the economic and technical viability of the use of flexible and rigid pavements, comparing its application in the Urban Center of Samambaia-DF. In order to perform such an analysis it is necessary to dimension the layers of the two types of pavements using DNER 667/81 for flexible and PCA for rigid. Then the place of study is presented, followed by the parameters used to define the materials and the equations and graphs necessary to define the thickness of each layer that will complement the pavement. With these definitions and the budget worksheet taken from the NOVACAP price composition table of 2015, the use of both in the project was compared with arguments to be considered for the implementation of any of the techniques, thus aiming at their advantages and disadvantages. Keywords: Flexible pavement. Rigid pavement. Viability. Economical. Technique. REFERÊNCIAS BALBO, José Tadeu. Pavimentação Asfáltica: Materiais, projetos e restauração. São Paulo: Oficina de Textos, p.

28 24 BERNUCCI, Liedi Bariani et al. Pavimentação Asfáltica: Formação básica para engenheiros. 3. ed. Rio de Janeiro: Imprinta, COMPANHIA URBANIZADORA DA NOVA CAPITAL DO BRASIL. NOVACAP-DF: Composição de preços e serviços. Brasília, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-RJ 667/81: Método de projeto de pavimentos flexíveis. Rio de Janeiro, INSTRUÇÃO DE PROJETO. IP 04: Dimensionamento de pavimentos flexíveis para tráfego leve e médio. São Paulo, PONTES FILHO, Glauco. Séries Temporais e Estudos sobre Comportamento de Pavimentos f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SENÇO, Wlastemiler de. Manual de técnicas de pavimentação. 2. ed. São Paulo: Pini, TABELAS DE COMPOSIÇÕES DE PREÇOS PARA ORÇAMENTOS. TCPO. 13ª ed. São Paulo: Pini, TROMBETTA, Jairo. Dimensionamento de pavimentos rígidos. Pato Branco: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Transporte no Brasil. Disponível em: Acesso em: 16 de nov

29 25 Pró-Reitoria de Graduação Curso de Engenharia Civil Trabalho de Conclusão de Curso ESTUDO COMPARATIVO DA UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS NAS QUADRAS 101, 102, 301 E 302 DE SAMAMBAIA/DF Autor: Gabriela Duarte Simões Orientador: DSc. Ivonne Alejandra Maria Gutiérrez Góngora Brasília - DF 2016