AULA 12 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO RÍGIDO

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1 AULA 12 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO RÍGIDO Prof.º: Roque Rodrigo Rodrigues Disciplina: Pavimentos especiais Centro Universitário Dinâmica das Cataratas - Campus Centro

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3 ESTUDO DO SUBLEITO Parâmetro relativo ao suporte do subleito: Coeficiente de Recalque (k), também denominado de Módulo de Reação ou Módulo de Westergaard. Determinado através do ensaio DNIT 055/2004 ME. Correlação das cargas transmitidas ao subleito por meio de uma placa rígida (76 cm pelo menos) e os deslocamento verticais; 3

4 ESTUDO DO SUBLEITO 4

5 SUBLEITO Admite-se adotar a correlação com o CBR do subleito para a adoção do coeficiente de recalque k. 5

6 SUBLEITO 6

7 SUB-BASE A sub-base é uma camada delgada, com as seguintes funções: Uniformizar o suporte disponível ao longo da faixa do pavimento; Evitar os efeitos das mudanças excessivas de volume dos solos do subleito; Eliminar a ocorrência do fenômeno de bombeamento de finos plásticos. 7

8 RECOMENDAÇÕES DNIT PARA SUB-BASE EM PAVIMENTOS RÍGIDOS Para evitar o bombeamento: Adotar sub base sempre que o tráfego for maior que 300 veículos/dia, por faixa de tráfego; Utilizar materiais que atendam os requisitos a seguir: Dimensão máxima característica do agregado igual ou inferior a 1/5 da espessura da sub base; A porcentagem passante na peneira nº 200 menor ou igual a 35%; IP menor ou igual a 6%; LL máximo de 25%. 8

9 RECOMENDAÇÕES DNIT PARA SUB-BASE EM PAVIMENTOS RÍGIDOS Para controle de subleitos expansivos: Executar camada de material não expansivo (sub base) com espessura de 15 cm, embora situações críticas exijam até 50 cm de material não expansivo. 9

10 TIPOS DE SUB-BASE 10

11 SUB-BASES GRANULARES 11

12 CRITÉRIO PARA ESCOLHA DAS FAIXAS GRANULOMÉTRICAS SUB BASE 12

13 SUB-BASE Adotar espessuras de 15 a 40 cm; Os valores mais altos correspondem, quase sempre, a pavimentos submetidos a cargas elevadas sobre fundações moles. 13

14 SUB-BASE ESTABILIZADA COM ADITIVO 14

15 COEFICIENTES DE RECALQUE SUB-BASE Com a execução da camada de sub base, o coeficiente de recalque da fundação aumenta; Deve ser considerado o máximo de 150 MPa/m; Através dos ábacos do manual do DNIT é possível determinar o aumento do coeficiente de recalque, em função do tipo da sub base e da espessura; 15

16 Sub-base granular 16

17 Sub-base de brita tratada com cimento 17

18 Sub-base de solo-cimento 18

19 Sub-base de concreto rolado 19

20 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS O método PCA/84 se baseia em quatro pontos : a) estudos teóricos clássicos sobre o comportamento de placas de concreto e empregando elementos finitos; b) ensaios de laboratório e em modelos, sobre comportamento e influência de juntas, sub-bases e acostamentos; c) pistas experimentais, especialmente da AASHTO; d) observação metódica de pavimentos em serviço. 20

21 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Tráfego: É considerada o número de repetições dos eixos reais para o período de projeto (normalmente 20 anos); No caso dos pavimentos rígidos, não é calculado o número de eixos padrão; 21

22 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Juntas de dilatação: Distanciamento depende do tipo do pavimento; Podem ter barras de transferência nas transversais para auxiliar na transferência dos esforços; 22

23 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Pavimentos de concreto simples não dispõem de espécie alguma de aço, e tem a entrosagem de agregados como única maneira de transferência de carga entre placas e por isso mesmo, exigem placas curtas; 23

24 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Pavimentos de concreto simples com barras de transferência sistema artificial de transmissão de carga, formado por barras curtas de aço liso, postada na meia-seção das juntas transversais e que podem ter comprimento de placa de até 4m a 7m; 24

25 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Pavimentos de concreto com armadura distribuída descontínua Barras de aço sob a forma de armadura distribuída, que se detém antes de cada junta transversal, adoção de barras de transferência agindo com a exclusiva função de manter as fissuras fortemente ligadas, que por acaso se formem entre duas juntas transversais seguidas; 25

26 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Pavimentos de concreto com armadura distribuída contínua Não há juntas transversais de retração e a armadura faz com que se tenha boa transmissão de carga nas fissuras; o comprimento das placas é igual à extensão diária construída. 26

27 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Juntas de dilatação: Distanciamento depende do tipo do pavimento; Podem ter barras de transferência nas transversais para auxiliar na transferência dos esforços; 27

28 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS 28

29 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS 29

30 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS 30

31 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS 31

32 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS - FADIGA Ruptura com repetição das cargas; Relação das tensões (S); Número limite ou admissível de repetições de carga; São consideradas tensões de tração na flexão originadas pelas cargas tangente a borda longitudinal; O consumo total admissível de fadiga é de 100%. O critério de fadiga está bastante ao lado da segurança, sendo os eixos simples os de maior influência no fenômeno de fadiga. 32

33 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS FADIGA (EQUAÇÕES) 33

34 FADIGA LEI DE MINER Esta lei determina que a parcela da resistência à fadiga não consumida por uma certa classe de carga, fica disponível para uso por outras cargas, sendo que o dano total é a soma final dos consumos individuais da resistência à fadiga. 34

35 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS FATOR FADIGA Relação entre as tensões Tensão equivalente de cada eixo/tensão admissível do concreto. As tensões equivalentes estão tabeladas no manual do DNIT, em função da espessura da placa de concreto, coeficiente de recalque k, tipos de eixo e existência ou não de acostamento de concreto; 35

36 Eixo Simples e Tandem Duplo PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) 36

37 Eixos Tandem Triplos - PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) 37

38 Eixo Simples e Tandem Duplo PCAC (pavimento com acostamento de concreto) 38

39 Eixos Tandem Triplos - PCAC (pavimento com acostamento de concreto) 39

40 MÉTODO PCA 84 40

41 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS EROSÃO Perda de material de camada de suporte sob as placas de concreto e nas laterais; Causam deformações verticais críticas (cantos e bordas longitudinais livres) Fator de erosão: Mede o poder que uma certa carga tem de produzir deformação vertical. Os fatores de erosão estão tabelados no Manual do DNIT, de acordo com o tipo de eixo e da pista, tipos das juntas e a existências ou não de acostamento em concreto. 41

42 ES e ETD JSP e PSAC (Junta sem barras de transferência e pavimento sem acostamento de concreto) 42

43 Eixos Tandem Triplos JSP e PSAC (Junta sem barras de transferência e pavimento sem acostamento de concreto) 43

44 ES e ETD JSP e PCAC (Junta sem barras de transferência e pavimento com acostamento de concreto). 44

45 Eixos Tandem Triplos JSP e PCAC (Junta sem barras de transferência e pavimento com acostamento de concreto) 45

46 Eixos Simples e Tandem Duplos - PCAC JCB (Junta com barras de transferência e pavimento com acostamento de concreto) 46

47 Eixos Tandem Triplos PCAC JCB (Junta com barras de transferência e pavimento com acostamento de concreto) 47

48 EROSÃO SEM ACOSTAMENTO COM ACOSTAMENTO 48

49 MÉTODO PCA 84 - EROSÃO 49

50 FATORES DE SEGURANÇA PARA AS CARGAS 50

51 ROTEIRO PARA DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS RÍGIDOS Definição dos Parâmetros de dimensionamento; Tipo de acostamento e adoção ou não de barras de transferência; Resistência a tração na flexão aos 28 dias; Coeficiente de recalque; Fator de segurança das cargas (FSC); Tráfego esperado para cada nível de carga de acordo com a vida de projeto; 51

52 ROTEIRO PARA DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS RÍGIDOS Adoção de uma espessura tentativa; Determinação das tensões equivalentes para cada tipo de eixo; Determinação do fator de erosão de acordo com o tipo de junta e acostamento; Calcula-se os fatores de fadiga, dividindo as tensões equivalentes pela resistência de projeto; 52

53 ROTEIRO PARA DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS RÍGIDOS Com o fator de fadiga e as cargas por eixo determina-se as repetições admissíveis; Os Eixos TT são considerados 3 eixos simples com carga de 1/3 do total. Pelo ábaco da erosão, determina o número de repetições admissíveis para cada carga de eixo; Divide-se as repetições esperadas pelas respectivas repetições admissíveis tanto para fadiga, quanto para a erosão. Calcula-se o percentual de consumo de fadiga e erosão, avaliando se a soma dos mesmos estão abaixo de 100%. 53

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55 Referências: Manual de Pavimentos Rígidos. 2. ed. Rio de Janeiro, p. (IPR. Publ.),. 55