Notas de aulas de Pavimentação (parte 8)

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1 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 8) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Estudo das camadas do pavimento e subleito Conteúdo da parte 8 1 Introdução 2 Bases e subbases empregadas na construção de pavimentos 3 A camada de material betuminoso (ou asfáltico) 4 Estudo do subleito ou da infraestrutura do pavimento (na fase de projeto)

2 2 1 Introdução Estruturalmente, uma rodovia é constituída por um pavimento localizado sobre camada de fundação, o subleito. i) Conceito e função do pavimento Pavimento é a superestrutura, no caso de rodovias, aeroportos, ruas, etc., constituída por um sistemas de camadas de espessuras finas assentes sobre a infraestrutura ou terreno de fundação, que é o subleito. O pavimento construído após a terraplanagem é destinado à: a) Resistir os esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los sobre o subleito. b) Melhorar as condições de rolamento, quanto ao conforto e a segurança dos usuários. c) Resistir aos esforços horizontais tornando mais durável a superfície de rolamento. ii) Diferenciação básica dos tipos de pavimentos Basicamente, os pavimentos podem ser divididos em dois grupos: pavimentos rígidos e pavimentos flexíveis. a) Pavimentos rígidos Os pavimentos rígidos são pouco deformáveis, e são constituídos por camadas que trabalham sensivelmente à tração. Geralmente, os pavimentos rígidos são formados por placas de concreto de cimento Portland (com armadura ou não), as quais são apoiadas sobre uma camada de transição chamada de subbase, que se localiza sobre o subleito (ou solo de fundação do pavimento). A deformabilidade elástica dos pavimentos rígidos é caracterizada pelo módulo de elasticidade (E). No caso de pavimento de concreto de cimento Portland, a deformabilidade elástica chega a ser superior a MPa. Uma característica marcante dos pavimentos rígidos, é que o carregamento oriundo das rodas dos veículos é distribuído sobre subleito, através de uma área de grande dimensões, como mostra a Figura 1.1. A Figura 1.2 ilustra uma seção transversal típica de um pavimento rígido, a qual é constituída de placa se concreto de cimento Portland e de uma subbase.

3 3 Figura Distribuição de tensões no subleito em pavimentos rígidos, a qual é realizada em uma área de grandes dimensões Figura Exemplo de uma seção transversal típica de um pavimento rígido Nos pavimentos rígidos a placa de concreto desempenha ao mesmo tempo o papel de revestimento e base (a qual serve para atenuar as tensões que chegam a subbase). O papel da subbase nos pavimentos rígidos é diminuir as tensões que chegam ao subbleito e/ou evitar o fenômeno de bombeamento de partículas do subleito para superfície do pavimento nos períodos de chuva. ii) Pavimentos flexíveis tração. Pavimentos flexíveis são constituídos por camadas, que não trabalham à Geralmente, o pavimento flexível é constituído por uma camada superficial de material betuminoso (ou asfáltico). A deformabilidade elástica da camada asfáltica dos pavimentos flexíveis é caracterizada pelo módulo de resiliência (Mr). No caso de concretos asfálticos (CAUQ), a deformabilidade elástica costuma variar de MPa até MPa.

4 4 O pavimento flexível possui um sistema de camadas, que diminuem as cargas atuantes no subleito. O pavimento flexível pode apresentar as seguintes camadas estruturais: reforço do subleito, subbase, base e revestimento betuminoso (ou camada de rolamento). Uma característica marcante dos pavimentos flexíveis, é que o carregamento oriundo das rodas dos veículos é distribuído sobre subleito, através de uma área de pequena dimensão, como mostra a Figura 1.3. OBS(s). a) Em pavimentos de asfalto a deformabilidade elástica do material é caracterizada pelo módulo de resiliência (Mr), uma vez que nas misturas asfáticas, mesmo para pequenos carregamentos, além de deformações elásticas ocorrem também deformações plásticas (ou permanentes). b) No concreto de cimento Portland, a menos da ruptura, não ocorrem deformações plásticas; Por isso, a deformabilidade elástica para concreto de cimento Portland é dada em termos de módulo de elasticidade (E). Figura Distribuição de tensões no subleito em pavimentos flexíveis, a qual é realizada em uma área de pequenas dimensões A Figura 1.3 mostra um exemplo de uma seção transversal de um pavimento flexível, a qual é constituída de camada de regularização, reforço do subleito, subbase, base e revestimento betuminoso ou asfáltico (ou camada de rolamento).

5 5 Figura Exemplo de uma seção transversal de um pavimento flexível, a qual é constituída de camada de regularização, reforço do subleito, subbase, base e revestimento betuminoso ou asfáltico (ou camada de rolamento) 1.1 Principais características das camadas do pavimento flexível a) O revestimento (ou camada de rolamento) A camada de revestimento é uma camada destinada à: - Resistir às ações do tráfego; - Impermeabilizar o pavimento; - Melhorar as condições de rolamento no que se refere ao conforto e a segurança; e - Transmitir de forma atenuada às cargas do tráfego às camadas inferiores. b) A base A camada de base é uma camada destinada à resistir aos carregamentos do tráfego e a transmiti-los, com menor intensidade ao subleito ou a camada, que está inferior à base. A camada de base se localiza embaixo da camada de revestimento asfáltico (ou betuminoso). c) A subbase A camada de subbase é uma camada complementar à base, e tem as mesmas funções da base. É uma camada executada quando, por razões econômicas, for conveniente reduzir a espessura da base. d) O reforço do subleito A camada de reforço do subleito é executada sobre o greide de regularização, e tem com objetivo de reduzir a espessura da subbase.

6 6 A camada de reforço do subleito, também serve para diminuir as tensões oriundas do tráfego que atuam sobre o subleito. e) A camada de regularização A camada de regularização é uma camada de espessura variável. A camada de regularização é executada quando se torna necessário regularizar o subleito da estrada para receber o pavimento, ou seja, nivelar o subleito para alcançar as cotas do graide (ou perfil longitudinal da estrada). OBS(s). a) Subleito é o solo que serve de fundação para o pavimento; e b) A camada de regularização não constitui, propriamente, uma camada do Pavimento, pois sua espessura pode ser nula em alguns pontos. 1.2 Tipos de pavimentos quanto às camadas constituintes Existem 4 (quatro) tipos de pavimentos, que são distinguidos quanto as camadas constituintes, os quais são: a) Pavimento com revestimento. b) Pavimento com revestimento e base. c) Pavimento com revestimento, base, subbase. d) Pavimento com revestimento, base, subbase e reforço do subleito. 2 Bases e subbases empregadas na construção de pavimentos 2.1 Introdução As bases e subbases empregadas na construção de pavimentos podem ser divididas em duas famílias, as quais são: i) Bases e subbases granulares a) As bases e subbases granulares. b) As bases e subbases estabilizadas. As bases e subbases granulares são camadas constituídas por solos, britas de rochas ou de escória de alto fornos. As bases e subbases granulares podem ser constituídas por mistura de material granular (Por exemplo: solo-brita). As bases e subbases granulares podem ser constituídas de materiais corrigidos granulometricamente, ou de solos naturais (ou materiais não corrigidos granulometricamente). A correção granulométrica é feita pela mistura de dois ou mais materiais, ou por um material natural oriundo de jazida que é, previamente, britado e peneirado.

7 As bases e subbases de materiais granulares e solos; dentre as bases e subbases de materiais granulares e solos, pode-se destacar: a) Bases e subbases de solo-brita; b) Bases e subbases de brita graduada; c) Bases e subbases de material natural corrigido granulometricamente; d) Bases e subbases tipo macadame, que são formadas por agregado graúdo preenchido com agregado miúdo, as quais são: - Bases e subbases de macadame hidráulico - Bases e subbases de macadame seco OBS. A palavra macadame tem origem no nome MacAdam, que foi o inglês que introduziu, no início do século 19, o macadame hidráulico na pavimentação. e) Base de solo arenoso fino laterítico (SAFL); f) Base de solo laterítico concrecionado; e g) Etc. Para materiais empregados na construção de bases e subbases de pavimentos de aeroportos e estradas nos EUA (Estados Unidos da América), a norma ASTM D 2940 (1992) recomenda as composições granulométricas da Tabela 2.1; Contudo, para os materiais que se enquadrarem na Tabela 2.1, tem-se que: a) A fração de material que passa na peneira número 40 deve possuir LL 25% e IP 4%; b) A quantidade de material que passa na peneira número 200 não deve exceder a 60% da quantidade que passa na peneira número 30; e c) O material que passa na peneira de malha 4,8 mm deve apresentar um equivalente de areia maior que 35%. 7 Tabela As composições granulométricas recomendadas para materiais empregados na construção de bases e subbases de pavimentos de aeroportos e estradas nos EUA (ASTM D 2940, 1992) Tolerância Tipos de peneiras % em peso que passa % em peso que passa (malhas) Bases Subbases Bases Subbases 2 in. (50,0 mm) e 1/2 in. (37,5 mm) 95 a a /4 in. (19,0 mm) 70 a 92 Não definido 8 Não definido 3/8 in. (9,5 mm) 50 a 70 Não definido 8 Não definido N. o 4 (4,75 mm) 35 a a N. o 30 (0,6 mm) 12 a 25 Não definido 5 Não definido N. o 200 (0,075 mm) 0 a 8 0 a

8 8 ii) Bases e subbases de materiais cimentados (ou estabilizados quimicamente) As bases e subbases de materiais estabilizados quimicamente são as camadas de boa qualidade formadas a partir da mistura de um material impróprio para finalidades rodoviárias com um agente estabilizante, o qual pode ser: cimento Portland, cal, betume, etc. Dentre as bases e subbases de materiais cimentados (ou estabilizadas quimicamente), pode-se destacar: -> Bases e subbases de solo-cimento; -> Bases e subbases de solo melhorado com cimento; -> Bases e subbases de solo-cal; -> Bases e subbases de solo-betume; -> Bases e subbases de concreto compactado a rolo (CCR); e -> Bases e subbases de brita graduada tratada com cimento (BGTC). OBS. Embora, não seja apresentado nesta aula, sabe-se que, atualmente, existe um estabilizante químico do solo denominado RBI (road building international) utilizados para construção de bases e subbases rodoviárias. 2.2 Características das bases e subbases de materiais granulares e solos a) Bases e subbases de solo-brita O solo-brita começou a ser empregado em São Paulo, a partir dos anos de As misturas solo-brita são formadas pela mistura de solo natural com a pedra britada; De preferência, brita com diâmetro menor que 25 mm de diâmetro. As misturas solo-brita são usadas quando se deseja aproveitar um solo com propriedades indesejáveis para fins de pavimentação. Na prática, as camadas formadas pela mistura solo-brita com 50% de brita, em peso, têm demonstrado bom comportamento, e apresentam CBR da ordem de 80% na energia modificada. Preferencialmente, a mistura solo-brita deve ser feita em usina, e misturas com 70% de brita, em peso, e 30% de solo muitas vezes apresentam CBR acima de 100%. A mistura solo-brita vem sendo empregada em vias de tráfego médio a pesado com sucesso. A Figura 2.1 ilustra uma mistura solo-brita com 50% de brita, em peso, na mistura.

9 9 Figura Mistura solo-brita com 50%, em peso, de brita b) Bases e subbases de brita graduada A brita graduada é um dos materiais granulares mais largamente utilizados no país como base e subbase de pavimentos asfálticos, e foi introduzida na década de A brita graduada consiste de uma mistura de pedras britadas, que resulta em um material com distribuição granulométrica dita bem-graduada. OBS(s). i) Um material com distribuição granulométrica dita bem-graduada ocorre quando apresenta: a) Uma distribuição granulométrica continua ou sem patamar; e b) Apresenta uma curva de distribuição granulométrica próxima à curva de máximo peso específico. ii) Ainda, uma curva de distribuição granulométrica é dita bem-graduada ou densa, quando há quantidade suficiente de finos para preencher os espaços deixados pelas partículas maiores. As britas graduadas possuem elevada qualidade quando compactada na energia modificada, e chegam a apresentar CBR maiores que 100%. As bases e subbases de brita graduada possuem normalmente de 10 cm a 15 cm e pode ser empregada a qualquer tipo de tráfego. A mistura do material que forma a brita graduada é realizada em usina. O espalhamento da brita graduada na pista é feita por meio da motoniveladora ou da vibroacabadora, e a compactação da brita graduada é feita por meio de rolos pneus ou rolos lisos (com vibração ou não).

10 10 Os agregados utilizados na composição da brita graduada são oriundos de rochas britadas e apresentam: - Diâmetro máximo do agregado 38 mm; - Porcentagem passante na peneira número 200 (ou finos) entre 3 e 9%; - Abrasão Los Angeles 50%; - Equivalente de areia (EA) > 40%; e - Etc. A Figura 2.2 ilustra os materiais que formam a composição granulométrica da brita graduada. Figura Materiais que formam a composição granulométrica da brita graduada A Tabela 2.2 mostra o diâmetro e a denominação dos materiais resultantes da operação de britagem. Tabela Diâmetro e denominação dos materiais resultantes da operação de britagem Denominação Faixa de diâmetro da partícula, D, (mm) Pó-de-pedra D < 2,4 Pedra 0 ou pedrisco 2,4 D < 9,5 Pedra 1 9,5 D < 19,0 Pedra 2 19,0 D < 38,0 Pedra 3 38,0 D < 76,0 A Figura 2.3 ilustra o aspecto da brita graduada após o processo de compactação.

11 11 Figura Aspecto de subbase de brita graduada após o processo de compactação no novo aeroporto de Vitória da Conquista c) Bases e subbases de material natural corrigido granulometricamente As bases e subbases de material natural corrigido granulometricamente apresenta uma granulometria fixada pelas especificações (normas). As bases e subbases de material natural corrigido granulometricamente são formadas de material natural oriundo de jazida que é, previamente, britado e peneirado. Os materiais das camadas bases e subbases de material natural corrigido granulometricamente costumam ser designados de cascalhos e saibros. OBS(s). a) Cascalho é um material de granulometria grossa, ou com grande porcentagem de pedregulho, o cascalho é resultante da desintegração natural da rocha, e seus grãos oscilam entre 2 mm e 76,2 mm; e b) Saibro é o material areno-argiloso oriundo da decomposição das rochas granito ou gnaisse, e que é usado nas camadas inferiores dos pavimentos. Tabela 2.3 mostra as faixas de composição granulométricas propostas para materiais usados em bases de pavimentos no Brasil. OBS(s). Para os materiais da Tabela 2.3, tem-se que: a) N é o número de solicitações do eixo de 8,2 toneladas sobre o pavimento; b) A fração de solo que passa na peneira número 40 deve apresentar LL < 25% e IP 6%; c) Materiais com LL 25% e/ou IP > 6% podem ser utilizados, desde que o equivalente de areia seja superior a 30% e seja satisfeitas as demais condições ao material de base; d) A porcentagem, em peso, de material que passa na peneira N. o 200 não deve ultrapassar a 2/3 da porcentagem, em peso, que passa na peneira N. o 40; e) O material retido na peneira N. o 10 deve apresentar uma abrasão Los Angeles (LA) 55%;

12 12 f) Podem ser empregados para base materiais, compactados na energia intermediária ou modificada, e com CBR 60% e expansão 0,5%, desde que o valor de N de projeto seja menor ou igual a 10 6 solicitações; g) Para projetos com N > 10 6 solicitações deve-se utilizar a energia modificada de compactação; e h) Poderá ser aceito desgaste Los Angeles maior do que 55% para o material graúdo, desde que haja experiência com o uso do material. Tabela Faixas de composição granulométricas propostas para materiais usados em bases de pavimentos no Brasil (DNER-ES 303/97, 1997) Para N > 5, Para N < 5, Tipos Peneiras A B C D E F Tolerância de projeto % em peso passando 2 in. (50,0 mm) in. (25,0 mm) /8 in. (9,38 mm) N. o 4 (4,75 mm) N. o 10 (2,00 mm) N. o 40 (0,42 mm) N. o 200 (0,075 mm) d1) Bases e subbases de macadame hidráulico A palavra macadame tem origem no nome MacAdam, que foi o inglês introduziu, no início do século 19, o macadame hidráulico na pavimentação. No Brasil, o macadame hidráulico foi usado na Av. Paulista - SP (1903) e rodovia Presidente Dutra (1956). A camada de macadame hidráulico é obtida, inicialmente, pelo espalhamento e compressão de agregados graúdos (britados ou naturais) na pista; em seguida pelo preenchimento dos vazios do agregado graúdo com agregados miúdos com ajuda da água; e a camada é concluída através da compressão final da camada. A camada de macadame hidráulico possui espessura entre 10 a 15 cm. Atualmente, a utilização da brita graduada vem substituindo o uso secular do macadame hidráulico. A Figura 2.4 ilustra uma camada de macadame hidráulico após a molhagem e a compactação final.

13 13 Figura Camada de macadame hidráulico após a molhagem e a compactação final d2) Bases e subbases de macadame seco A camada de macadame seco é obtida, inicialmente, pelo espalhamento e compactação das pedras-pulmão (obtida do britador primário) na pista, e em seguida, pelo preenchimento dos vazios do agregado graúdo com agregados miúdos; e a camada é concluída através da compressão final da camada. OBS. A pedra-pulmão apresenta diâmetro que varia de 5 a 12,7 cm. Para obtenção da camada de macadame seco não é necessário irrigação de água como é usada em camadas de macadame hidráulico. As espessuras acabadas das camadas de macadame seco variam de 12 a 20 cm. Quando o processo construtivo é adequando e o material utilizado para construir a camada de macadame é bem selecionado, a camada de macadame apresenta alta resistência e baixa deformabilidade (ou rigidez elevada). A Figura 2.5 ilustra a graduação do macadame seco espalhado sobre a pista, destaca-se que a as pedras de maiores dimensões na mistura possuem diâmetros que variam de 5 a 12,7 cm.

14 14 Figura Graduação do macadame seco espalhado sobre a pista. As pedras de maiores dimensões na mistura possuem diâmetros que variam de 5 a 12,7 cm e) Base e subbases de solo arenoso fino laterítico (SAFL) Os solos arenosos finos laterítico é uma mistura natural de argila com areia. São considerados solos arenosos finos lateríticos os solos LA, LA e LG da classificação MCT, que possuem mais de 50% retidos na peneira número 200. OBS(s). a) Solos lateríticos são solos que geralmente apresentam a laterita na fração areia e/ou silte; e b) Segundo Schellmann (1981), a laterita é o produto do intenso intemperismo das rochas e, consiste principalmente de ajuntamentos dos minerais: goetita, hematita, hidróxidos de alumínio, minerais da caolinita e quartzo; A base de solo arenoso fino laterítico é uma camada que apresenta baixo custo de construção quando comparada com bases de outros materiais. A base de solo arenoso fino laterítico chega a ser 65% mais barata do que a base de solo-brita. Os solos arenosos finos laterítico podem ser utilizados na construção de bases e/ou subbases. Os solos arenosos finos laterítico usado como base pode não se enquadrar como bom material para bases nas classificações tradicionais HRB (atual TRB) e USCS. A base de solo arenoso fino laterítico pode ser usada para tráfego com as seguintes características: a) Volume médio diário (VMD) 1500 veículos, com um máximo de 35% de veículos comerciais (caminhões e ônibus), que corresponde a um tráfego entre leve e médio, e b) N 10 6 solicitações do eixo padrão 8,2 toneladas.

15 A Figura 2.6 ilustra um pavimento urbano com base de SAFL, em via expressa. 15 Figura Pavimento urbano com base de SAFL, em via expressa No Estado de São Paulo há mais de Km de rodovias construídas com base de solo arenoso fino laterítico (SAFL). De acordo com BERNUCCI (1995), o comportamento mecânico das camadas de solo laterítico é considerado de bom a excelente. Tabela 2.4 mostra as faixas granulométricas dos solos arenosos finos recomendadas para base e subbase de pavimentos. OBS(s). a) Além das exigências granulométricas da Tabela 2.4, a norma do DER-SP (1991) recomenda que os solos para bases e subbases de solos arenosos finos lateríticos, também cumpra algumas outras exigências em relação às propriedades mecânicas, as quais são: - Mini-CBR sem imersão 40%; - Perda de suporte de mini-cbr com imersão 50%; - Expansão com sobrecarga padrão 0,3%; - Contração entre 0,1% a 0,5%; e - Etc. b) O ensaio mini-cbr é similar ao ensaio CBR, porém em miniatura (ou tamanho pequeno).

16 16 Tabela Faixas granulométricas dos solos arenosos finos recomendadas para base e subbase de pavimentos (DER-SP, 1991) Peneiras de malhas quadradas Faixas granulométricas Porcentagem que passa, em peso A B C 2,00 mm, N. o ,42 mm, N. o 40 de 75 a 100 de 85 a ,150 mm, N. o 100 de 30 a 50 de 50 a 65 de 65 a 95 0,075 mm, N. o 200 de 23 a 35 de 35 a 50 de 35 a 50 f) Bases e subbases de solo laterítico concrecionado A concreção laterítica é o ajuntamento (ou cimentação) de minerais formados por quartzo, e óxidos de ferro e alumínio. As bases de solo laterítico concrecionado apresentam bom comportamento para rodovias com baixo volume de tráfego (N < 10 6 solicitações). OBS(s). a) A palavra concreção significa ajuntamento (ou cimentação); b) O baixo volume de tráfego é caracterizado por N < 10 6 solicitações do eixo de 8,2 toneladas. O solo laterítico concrecionado pode apresentar CBR próximo a 100% com amostras compactadas na energia intermediária. A laterita concrecinada recebe denominações regionais, tais como: laterita, piçara e canga. Os solos lateríticos concrecionados dificilmente se enquadram nas classificações tradicionais HRB (atual TRB) e USCS como materiais de boa qualidade para base e/ou subbase. A Figura 2.7 mostra um solo laterítico concrecionado do Estado de Goiás. Observa-se, na Figura 2.7, que o solo laterítico concrecionado é formado por partículas de diversos tamanhos tendo como base a régua de 15 cm mostrada na Figura 2.7.

17 17 Figura Solo laterítico concrecionado do estado de Goiás Maiores detalhes para construção de bases e subbases de materiais granulares e solos Maiores detalhes para construção de bases e subbases de materiais granulares e solos consulte: a) BALBO (2007), intitulado: Pavimentação asfáltica materiais, projeto e restauração. b) A norma NBR 12053, intitulada: Solo-brita: determinação de dosagem. c) A norma NBR 12265, intitulada: Subbase ou base de solo-brita. d) A Norma NBR 11805, intitulada: Materiais para subbase ou base de solo-brita. e) A norma NBR 12264, intitulada: Subbase ou base de brita graduada. f) A norma NBR intitulada: materiais para subbase ou base de brita graduada. g) A norma DNER ES 301, intitulada: Pavimentação: subbase estabilizada granulometricamente. h) A norma DNER ES 303, intitulada: Pavimentação: base estabilizada granulometricamente. Rio de Janeiro, i) A norma DNER ES 316, intitulada: Pavimentação: macadame hidráulico. j) BERNUCCI et al. (2008), intitulado: Pavimentação asfáltica. k) O manual de normas de pavimentação do DER-SP (Departamento de Estradas e Rodagem do Estado de São Paulo), l) SENÇO (2006), intitulado: Manual de técnicas de pavimentação. Volume 2.

18 Características das bases de materiais cimentados (ou estabilizadas quimicamente) Bases e subbases de solo-cimento As bases e subbases de solo-cimento resultam da mistura: solo, cimento Portland e água. As bases e subbases de solo-cimento apresentam elevada rigidez à flexão e alta resistência. A mistura solo-cimento é utilizada em substituição ao material britado, ondeos custos do material britado inviabiliza sua utilização. O solo-cimento foi largamente utilizado no Brasil na década de 1960, quando as obras de pavimentação se estenderam para regiões com escassez de Pedreiras. Grande parte das bases e subbases da malha rodoviária do Estado de São Paulo foram construídas com solo-cimento. LARSEN (1967) apud BALBO (2007) sugere que as misturas de solocimento apresentem teores de cimento maiores que 7%, em peso da mistura, para solos finos. A mistura solo-cimento deve ser feita preferencialmente em usina, mas também pode ser realizada na pista no caso de vias de baixo volume de tráfego (N < 10 6 solicitações do eixo de 8,2 toneladas). LIMA et al. (1985) apresentam, detalhadamente, um método para dosagem da mistura solo-cimento. SENÇO (2006), volume 2, descreve o método construtivo das bases e subbases de solo-cimento. A norma que se relaciona às bases de pavimentos obtidas a partir da mistura solo-cimento é a DNER ES 305 (1997). Maiores detalhes da mistura solo-cimento consulte: -> LIMA et al. (1985), e/ou -> A norma DNER ES 305 (1997); e/ou -> SENÇO (2006) volume 2; e/ou -> BALBO (2007), e/ou -> BERNUCCI et al. (2008). A Figura 2.8 ilustra a variação do CBR, de um solo tipo arenoso A-3 da HRB (atual TRB), com o teor de cimento, em peso da mistura solo-cimento, e considerando-se 7 (sete) dias de cura dos corpos-de-prova. Pode-se observar, na Figura 2.8, que para teores de cimento acima de 6%, em peso da mistura solo-cimento, são alcançados valores de CBR acima de 200%.

19 19 Figura Variação do CBR, de um solo tipo arenoso A-3 da HRB (atual TRB), com o teor de cimento, em peso da mistura solo-cimento, e considerando-se 7 (sete) dias de cura dos corpos-de-prova Bases e subbases de solo melhorado com cimento O solo melhorado com cimento resulta da mistura solo, cimento e água, sendo que é usada pequena quantidade de cimento na mistura. Segundo SENÇO (2006), o solo melhorado com cimento é realizado com teores de cimento inferiores a 4% em peso da mistura solo-cimento.

20 20 A mistura designada de solo melhorado com cimento é empregada principalmente para: -> Alterar a plasticidade de certos solos (reduzir o IP); e/ou -> Diminuir a expansão do solo; e/ou -> Para atender as especificações granulométricas dos materiais utilizados para bases e subbases. Maiores detalhes sobre o solo melhorado com cimento consulte: -> LIMA et al. (1985), e/ou -> A norma DNER ES 304 (1997); e/ou -> BALBO (2007), e/ou -> BERNUCCI et al. (2008) Bases e subbases de solo-cal As bases e subbases de solo-cal resultam da mistura solo, cal e água, e as vezes fly-ash, que é uma pozolana (ou cimento natural). OBS. Fly-ash em inglês significa cinza-voadora. A adição de cal ao solo para fins rodoviários remonta há anos, quando os romanos aplicavam a mistura solo-cal na construção de suas estradas. Nos EUA (Estados Unidos da América) a mistura solo-cal foi utilizada para construir camadas de pavimentos de aeroportos. A adição de cal ao solo promove os seguintes benefícios para o solo: -> Serve para estabilizar a expansão de solos, que a princípio não são aproveitáveis em pavimentos; e/ou -> Aumentar da coesão do solo; e/ou -> Aumentar a resistência do solo a compressão; e/ou -> Aumentar o CBR do solo. Bases e subbases de solo-cal apresentam boas características para suporte de cargas verticais do tráfego. A mistura solo-cal é realizada preferencialmente com solos argilosos ou siltosos. Geralmente, os teores de cal na mistura vairam de 3 a 10%, em peso da mistura solo-cal, considerando-se o solo seco. Na mistura do solo com a cal, o produto mais utilizado é a cal hidratada, que tem forma de pó, e é vendida geralmente em sacos. Após realizar a mistura solo-cal e sua compactação, é exigido um tempo de cura para a mistura.

21 OBS. Cura é o período de tempo necessário para que haja as reações químicas entre a cal e o solo, as quais são responsáveis pelo ganho de resistência da mistura solo-cal. Dados de laboratório de MENDONÇA et al. (1998) mostram que um tempo de cura 28 dias para uma mistura solo-cal de 6% de teor de cal, em peso de cal na mistura solo-cal, pode resultar em um CBR 8,2 vezes maior do que valor do CBR inicial do solo natural não misturado com a cal. A Figura 2.9 mostra a variação do CBR de um solo A-7-5 (HRB, atual TRB) com o tempo de cura em dias, e para diferentes teores de cal (em peso de cal na mistura de solo-cal). Pode-se observar, na Figura 2.9, que para mistura solo-cal com um teor de cal de 6%, em peso da mistura, e um período de cura de 28 dias, tem-se que o valor do CBR alcançado com a mistura foi de 90%; Enquanto que o solo natural, sem misturar com cal, apresentou um CBR de apenas 11%. OBS. Os teores de cal considerados nas misturas com o solo A-7-5, da Figura 2.9, foram medidos em peso, e se relacionam à mistura com o solo seco ao ar. 21 Figura Variação do CBR de um solo A-7-5 (HRB, atual TRB) com o tempo de cura em dias, e para diferentes teores de cal, em peso de cal na mistura de solo-cal (Modificada de MENDONÇA et al.,1998)

22 22 A mistura solo-cal pode se dá em usina, ou na pista. Sendo que a realização da mistura da usina é melhor, pois apresenta as seguintes vantagens: -> Maior homogeneização da mistura solo-cal; -> Melhor controle das quantidades dos materiais misturados; e -> Não causa danos a saúde dos operários pela respiração da cal, como ocorre na mistura feita na pista. Detalhes do processo construtivo de bases e subbases de solo-cal consulte SENÇO (2006) e/ou BALBO (2007). A Figura 2.10 ilustra a realização da mistura solo-cal na pista com uso de uma motoniveladora. Figura Realização da mistura solo-cal na pista com uso de uma motoniveladora Bases e subbases de solo-betume As bases e subbases de solo betume resultam da adição de material betuminoso (ou asfáltico) a um solo ou a uma mistura de solos, e posterior compactação. Os asfaltos diluídos e outros ligantes asfálticos podem ser utilizados nas misturas solo-betume. Além disso, as bases de solo-betume apresentam boas condições de durabilidade e trafegabilidade.

23 A modalidade de base areia-betume pode ser competitiva com outros métodos de estabilização de solos para finalidades rodoviárias. Nas misturas solo-betume o teor de asfalto (ou betume) costuma variar entre 4 a 7%, em peso da mistura. Maiores detalhes da mistura solo-betume consulte LIMA et al. (1985) e/ou SENÇO (2006); Além disso, o processo construtivo da mistura solo-betume realizado no campo, e é descrito em detalhes por SENÇO (2006) Bases e subbases de concreto compactado a rolo (CCR) O concreto compactado a rolo (CCR) começou a ser utilizado no Brasil nos anos O CCR é fabricado em usina, onde são misturados agregados, pouca quantidade de cimento portland, e pouca quantidade de água. O concreto compactado a rolo (CCR) é um concreto considerado como um material seco, embora recebendo um pouco de água em sua constituição; Além disso, o CCR apresenta uma consistência (ou firmeza) considerada dura, mas que permite receber a compactação com um rolo liso vibratório. No ensaio de abatimento do cone, ou slump, o concreto tipo CCR apresenta abatimento nulo. OBS. Slump é a palavra inglesa que indica baixa ou depressão. Caso seja utilizada na fabricação do CCR uma mistura de agregado bem graduada o consumo de cimento será menor do que o CCR com a mistura de agregado mal graduado. citar: Como características marcantes do concreto compactado a rolo, pode-se - O baixo consumo de cimento, que pode variar de 80 a 380 kg/m3; - O alto consumo de agregado na mistura para fabricação do CCR, que é bastante elevada, em alguns casos chega a ser 85% da mistura. - Slump nulo; - Consistência (ou firmeza) da mistura considerada seca. OBS. Comumente no CCR são utilizados pedra 2, pedra 1 e areia. Ensaios de compactação feitos no laboratório irão definir a umidade ótima da mistura dos agregados com o cimento, que serão utilizados na fabricação do CCR. Muitas vezes, antes da construção da obra com o CCR é feita uma pista experimental no campo, onde: - O concreto é espalhado sobre a pista experimental; e - O concreto é compactado com um rolo liso vibratório.

24 24 A pista experimental de CCR, executada no campo, têm 3 (três) objetivos básicos, os quais são: a) Treinar os funcionários envolvidos na construção da obra; b) Verificar o êxito (ou desempenho) do traço do CCR definido no laboratório; e c) Definir o número de passadas do rolo vibratório compactador sobre o concreto. Maiores detalhes sobre CCR consulte BALBO (2007) e/ou RIOS (2009). A Figura 2.11 ilustra o aspecto de uma base de concreto compactado a rolo, sobre a qual se localiza uma pessoa. Figura Aspecto de uma base de concreto compactado a rolo, sobre a qual se localiza uma pessoa Bases e subbases de brita graduada tratada com cimento (BGTC) A brita graduada tratada com cimento tem sido bastante utilizada, principalmente em pavimentos de vias com alto volume de tráfego. A BGTC começou a ser mais empregada no Brasil no final da década de A BGTC é empregada geralmente como base de pavimentos com revestimento betuminoso, ou como subbase de pavimentos de concreto. A princípio, a BGTC é formada pela brita graduada com a adição de 3 a 4% de cimento em peso. Recomenda-se que a BGTC seja compactada, a pelo menos, 95% da energia modificada de Proctor. A BGTC utilizada diretamente como base pode trincar e causar trincas de reflexão na camada asfáltica, por isso deve se utilizar uma camada de ligação ou camada intermediária, ou binder de CAUQ entre a camada de base de BGTC e a camada de rolamento ou capa de CAUQ (Concreto Asfáltico Usinado a Quente).

25 2.4 Características indispensáveis aos materiais de base e subbase de pavimentos flexíveis 25 Os materiais destinados à construção de subbases de pavimentos flexíveis devem apresentar: a) CBR 20% b) IG (índice de grupo) = 0 c) Expansão 1% (medida com sobrecarga de 4,54 Kg) Os materiais destinados à construção de bases de pavimentos flexíveis devem apresentar: a) CBR 80% b) Expansão 0,5% (medida com sobrecarga de 4,5 Kg) c) Limite de liquidez 25% d) Limite de plasticidade 6% A Tabela 2.5 mostra as faixas granulométricas de materiais granulares, que podem ser utilizados para BASE (de acordo a DNER-ES 303/97). Tabela Faixas granulométricas de materiais para BASE (de acordo a DNER-ES 303/97). Para N > 5, Para N < 5, Tipos Peneiras A B C D E F Tolerância de projeto % em peso passando 2 in. (50,0 mm) in. (25,0 mm) /8 in. (9,38 mm) N. o 4 (4,75 mm) N. o 10 (2,00 mm) N. o 40 (0,42 mm) N. o 200 (0,075 mm) OBS(s). Para os materiais da Tabela 2.5, tem-se que: a) N é o número de solicitações do eixo de 8,2 toneladas sobre o pavimento; b) A fração de solo que passa na peneira número 40 deve apresentar LL < 25% e IP 6%; c) Materiais com LL 25% e/ou IP > 6% podem ser utilizados, desde que o equivalente de areia seja superior a 30% e seja satisfeitas as demais condições ao material de base; d) A porcentagem, em peso, de material que passa na peneira N. o 200 não deve ultrapassar a 2/3 da porcentagem, em peso, que passa na peneira N. o 40;

26 26 e) O material retido na peneira N.o 10 deve apresentar uma abrasão Los Angeles (LA) 55%; f) Podem ser empregados para base materiais, compactados na energia intermediária ou modificada, e com CBR 60% e expansão 0,5%, desde que o valor de N de projeto seja menor ou igual a 10 6 solicitações; g) Para projetos com N > 10 6 solicitações deve-se utilizar a energia modificada de compactação; e h) Poderá ser aceito desgaste Los Angeles maior do que 55% para o material graúdo, desde que haja experiência com o uso do material. 2.5 Classificação das bases quanto à rigidez As bases utilizadas para construção de estradas asfaltadas são classificadas quanto à rigidez em flexíveis e rígidas (ou pouco deformáveis). que: De acordo com SENÇO (2005), volume 1, e Bernucci et al. (2008), tem-se a) As bases rígidas ou de materiais cimentados (ou pouco deformáveis) são: - Bases de solo-cimento; - Bases de concreto de cimento; - Bases de macadame de cimento. - Bases de solo-cal; - Bases de concreto compactado a rolo; e - Bases de brita graduada tratada com cimento. b) As bases flexíveis são: - Bases de solos estabilizados granulometricamente; - Bases de solo-betume; - Bases de macadame hidráulico; - Bases de brita graduada; - Bases de macadame betuminoso; e - Bases de paralelepípedo. 3 A camada de material betuminoso (ou asfáltico) A camada de material betuminoso é uma camada constituída por agregados associados à materiais betuminosos (ou asfálticos), sendo que a camada de material betuminoso é cuidadosamente compactada sobre a base do pavimento. A associação dos agregados ao material betuminoso (ou asfáltico) pode ser feita de duas formas: a) Associação por penetração (Exemplo: tratamento superficial). b) Associação por mistura (Exemplo: concreto asfáltico usinado a quente, CAUQ).

27 Os tipos de camadas de material betuminoso (ou asfáltico) e o modo de obtenção das camadas de material betuminoso utilizados na construção do pavimento foram apresentadas em detalhes em aulas anteriores, mais precisamente, nas aulas parte 4 e nas aulas parte Estudo do subleito ou da infraestrutura do pavimento (na fase de projeto) 4.1 Introdução O subleito é o terreno de fundação do pavimento ou a infraestrutura do pavimento. Os solos do subleito da estrada, que são alvo de estudos, geralmente, estão localizados abaixo da cota do greide de terraplanagem (ou da estrada), ou do perfil longitudinal da estrada. O estudo geotécnico do subleito na fase de projeto é realizado após a terraplanagem e tem como objetivo: i) A caracterização das diversas camadas de solo, que ocorrem ao longo do subleito da estrada; e ii) A elaboração do projeto do pavimento com base nos dados dos solos do subleito. O reconhecimento dos solos do subleito é feito em duas fases, as quais são: 1. o (primeira) fase: sondagem no eixo e nas bordas da estrada para identificação das diversas camadas de solos por meio de verificações expeditas (ou rápidas), e coleta de amostras para ensaios laboratoriais. OBS. A coleta de amostras das camadas de solo do subleito para os ensaios laboratoriais NÃO É REALIZADA em todos os furos, que são feitos para as verificações expeditas (ou rápidas) das camadas de solo do subleito. 2. o (segunda) fase: realização dos ensaios laboratoriais com as amostras de solo, que pertencem às diversas camadas do subleito, e assim traçar o perfil dos solos do subleito.

28 Sondagens ou verificações expeditas (ou rápidas) realizadas no subleito da estrada Sondagens ou verificações expeditas (ou rápidas) realizadas para identificação da(s) camada(s) de solo(s) da do subleito As verificações expeditas (ou rápidas) realizadas para identificação das camadas de solos do subleito são: a) Verificação da resistência seca do solo; Verificação se os torrões do solo seco são resistentes; b) Análise do solo quanto ao tato; Verificar se o material é fino ou grosso; c) Determinação da cor do solo da camada; d) Determinação da plasticidade do solo; Verificar se o material forma rolinhos de 3 mm, que podem ser moldáveis em U sem se quebrarem; e e) Determinação do cheiro do solo. Para realizar as sondagens ou verificações expedita (ou rápida) na(s) camada(s) de solo(s) do subleito são utilizados: - Trado; ou - Pá e picareta Características dos furos de sondagem para verificação expedita (ou rápida) da(s) camada(s) de solo do subleito. Os furos de sondagem para verificação expedita (ou rápida) das camadas de solo do subleito são realizados no sentido longitudinal do eixo da estrada com o espaçamento máximo de 100 m. OBS(s). a) O espaçamento longitudinal para verificação expedita de campo pode ser diminuída para 50 m, no caso de grande variação dos solos do subleito; e b) Nos pontos de passagem de corte para aterro deverão ser realizadas sondagens. Para identificação das diversas camadas do subleito são feitos 3 (três) furos a cada 100 m de pista, sendo: 1 (um) furo no eixo central da estrada, 1 (um) furo no bordo direito da estrada, e 1 (um) furo no bordo esquerdo da estrada; Os bordos da estrada se localizam a 3,5 m do eixo central da estrada. A profundidade dos furos para realização da verificação (ou testes) expeditos com o(s) solo(s) da(s) camada(s) do subleito é de 0,60 m abaixo da cota do greide de terraplanagem (ou da estrada). OBS. Camadas de solos do subleito com espessura menor que 2 cm não são consideradas.

29 Devem ser anotadas na folha de campo as profundidades inicial e final de cada camada de solo do subleito, e também a presença de material com excesso de umidade e/ou excesso de mica. Deverão ser realizados no pé dos taludes de corte furos com uma profundidade de 1,50 m abaixo do greide da estrada para verificação do nível do lençol freático e profundidade da camada rochosa. No relatório final, os furos de sondagem para verificação expedita deverão receber o número da estaca em questão, e as letras E, C e D, que significa respectivamente: furo à esquerda do centro da estrada, furo no centro da estrada e furo à direita do centro da estrada. No relatório final, deve-se indicar o tipo de seção onde foi feita a sondagem ou verificação expedita, a qual pode ser: - Seção de corte = C; - Seção de aterro = A; - Seção mista = SM; e - Raspagem = R, ou seja, não há necessidade nem de corte nem de aterro, apenas, uma raspagem da matéria orgânica no local. A Figura 4.1 mostra um esquema dos furos de sondagens ou de verificações expeditas (ou rápidas) das camadas de solo do subleito, que são realizadas ao longo do eixo de uma estrada.observa-se, na Figura 4.1, que as sondagens para identificação das diversas camadas do subleito da estrada são feitas a cada 100 m de pista, e são realizadas nos centro e nos bordos direito e esquerdo da estrada. 29 Figura Um esquema dos furos de sondagens ou de verificações expeditas (ou rápidas) das camadas de solo do subleito, que são realizadas ao longo do eixo de uma estrada

30 30 A Tabela 4.1 mostra o exemplo de uma caderneta de campo de uma investigação expedita (ou rápida) realizada no subleito de um trecho de uma estrada. OBS. Cascalho é um material de granulometria grossa, ou com grande porcentagem de pedregulho, o cascalho é resultante da desintegração natural da rocha, e seus grãos oscilam entre 2 mm e 76,2 mm; e Tabela Exemplo de uma caderneta de campo de uma investigação expedita (ou rápida) realizada no subleito de um trecho de uma estrada Furo Estaca Número do furo Posição do furo em relação ao eixo da estrada Profundidade do furo (m) Seção transversal Características do solo da camada do subleito Centro 0 a 0,60 Corte Cascalho, amarelo escuro 196 Direita 0 a 0,60 Corte Cascalho, amarelo escuro 197 Esquerda 0 a 0,25 Corte Cascalho, amarelo escuro 197 Esquerda 0,25 a 0,60 Corte Areia, cinza clara Centro 0 a 0,60 Aterro Cascalho, amarelo escuro 199 Direita 0 a 0,60 Aterro Cascalho, amarelo escuro 200 Esquerda 0 a 0,60 Aterro Cascalho, amarelo escuro Centro 0 a 0,60 Corte Cascalho, amarelo escuro 202 Direita 0 a 0,30 Corte Cascalho, amarelo escuro 202 Direita 0,30 a 0,60 Corte Areia, sinza clara 203 Esquerda 0 a 0,60 Corte Cascalho, amarelo escuro 4.3 Retirada de amostras da(s) camada(s) de solo do subleito para realização dos ensaios laboratoriais A retirada das amostras do subleito À medida que for sendo realizada a verificação expedita (ou rápida) com os solos das camadas do subleito da estrada; também podem ser retiradas as amostras das camadas de solo subleito para realização dos ensaios laboratoriais. A retirada de amostras dos solos das camadas do subleito deverá ser realizada do seguinte modo: a) Enquanto na verificação expedita são realizados 3 (três) furos a cada 100 m; No caso da retirada de amostras do subleito para realização dos ensaios laboratoriais é realizado apenas 1 (um) furo a cada 100 m.

31 b) Na amostragem do subleito, deve ser retirada 1 (uma) amostra para cada camada de solo do subleito, até uma profundidade máxima de 0,60 m a contar do greide de terraplenagem (ou da estrada). c) O espaçamento máximo entre os furos, para retirada de amostras de solos das camadas do subleito para os ensaios laboratoriais, é de 100 m. d) No campo, os furos para retiradas das amostras do subleito para os ensaios laboratoriais variam entre: furo no bordo direito da estrada, furo no centro da estrada e furo bordo esquerdo da estrada; na seguinte ordem a cada 100 m: -> Um furo de 0,60 m no bordo direito da estrada; -> Após 100 m de comprimento de pista, 1 (um) furo de 0,60 m no centro ou no eixo da estrada; -> Após 100 m de comprimento de pista, 1 (um) furo de 0,60 m no bordo esquerdo da estrada; -> Após 100 m de comprimento de pista, 1 (um) furo de 0,60 m no centro ou no eixo da estrada; e -> A coleta das amostras na pista continua seguindo esta alternância de posições a cada 100 m. OBS. Os bordos da estrada se localizam a 3,5 m do eixo central da estrada. e) As amostras retiradas das camadas de solo do subleito da estrada devem ser acondicionadas (empacotadas) e etiquetadas, onde a etiqueta da amostra deverá indicar: -> O número da estaca do furo no subleito; -> O número do furo; -> A profundidade do solo colhido no furo. OBS. Além da etiqueta que fica fixada externamente, no saco que contém a amostra, é interessante preencher outra etiqueta e jogar dentro do saco, pois se a etiqueta externa se perder; Então, dentro do saco contém mais uma etiqueta com os dados da amostragem. A Figura 4.2 ilustra um esquema, ao longo do eixo longitudinal da estrada, da distribuição dos furos de coleta de amostras das camadas de solo do subleito para realização dos ensaios laboratoriais. 31

32 32 Figura Esquema, ao longo do eixo longitudinal da estrada, da distribuição dos furos de coleta de amostras das camadas de solo do subleito para realização dos ensaios laboratoriais Ensaios laboratoriais com os solos do subleito da estrada Antes de retirar as amostras das camadas dos solos do subleito in situ, ou no campo, é necessário realizar os ensaios teor de umidade in situ e peso específico aparente seco in situ ; Posteriormente, deve-se determinar o grau de compactação (GC) das camadas de solo do subleito in situ (ou no campo). Os ensaios laboratoriais realizados com as amostras dos solos das camadas de solos do subleito da estrada são: a) Granulometria por peneiramento com lavagem do material retido na peneira número 200; b) Limite de liquidez (LL); c) Limite de plasticidade (LP); d) Expansão (medida com sobrecarga no ensaio CBR); e c) CBR ou ISC (California Bearing Ratio ou Índice de Suporte Califórnia). Para cada camada de solo do subleito o valor do CBR do solo será a média obtida a partir da ruptura de 3 (três) corpos-de-prova, moldados com as seguintes características: -> O grau de compactação (GC) mínimo de cada corpo-de-prova deverá ser 100%, em relação ao ensaio de Proctor na energia normal; e -> O teor de umidade de cada corpo-de-prova deverá ser próximo ao teor ótimo do ensaio de Proctor na energia normal. Para cada camada de solo encontrada no subleito, ao longo da profundidade de 0,60 m, a partir do greide da estrada, é necessário no mínimo 50 kg de solo para realizar os ensaios laboratoriais.

33 O solo do subleito para ser aceitável para construção de estradas deve apresentar: a) ISC (ou CBR) 2%; e b) Expansão 2%. OBS(s). a) Caso o solo do subleito apresente CBR < 2%, ele deverá ser removido na espessura de pelo menos 1 m, e substituído por solo com CBR 2%; e b) Caso o solo do subleito apresente expansão > 2%; Então, o solo deverá ser estabilizado com cimento Porland, cal, ou etc, para diminuir a expansão. Características do ensaio CBR na energia normal: a) Peso do soquete de compactação = 4,54 Kg; b) Altura de queda do soquete = 45,7 cm; c) N. o de camadas = 5; d) N. o de golpes por camada = 12; e e) Tipo de cilindro: grande ou de CBR. Características do ensaio de compactação na energia normal: a) Peso do soquete de compactação = 2,50 Kg; b) Altura de queda do soquete = 30 cm; c) N. o de camadas = 3; d) N. o de golpes por camada = 25; e e) Tipo de cilindro: pequeno ou de 1000 cm Considerações finais quanto ao estudo do subleito na fase de projeto Maiores detalhes sobre o estudo do subleito na fase de projeto consulte: a) DNER (1996), intitulado: Manual de pavimentação; b) DNER (1996), intitulado: Manual de implantação básica; c) LIMA et al. (1985), intitulado: Tópicos em estradas; e d) BAPTISTA (1976), intitulado: Pavimentação. OBS. O DNER (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) se tornou no atual DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes). Referências bibliográficas AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM d Standard Specification for graded aggregate materials for bases or subbases for highways or airports. Philadaphia, 1992.

34 34 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Solo - ensaio de compactação. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Materiais para subbase ou base de solo-brita. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR materiais para subbase ou base de brita graduada. Rio de janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Subbase ou base de brita graduada. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Solo-brita: determinação de dosagem. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Subbase ou base de solo-brita. Rio de Janeiro, BALBO, J. T. Pavimentação asfáltica - materiais, projeto e restauração. São Paulo-SP: Oficina de textos, p BALBO, J. T. Pavimentos de concreto. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. BAPTISTA, C. N. Pavimentação - tomo I (ensaios fundamentais para pavimentação, dimensionamento de pavimentos). Porto Alegre-RS: Globo, p. BERNUCCI, L. L. B. Considerações sobre o dimensionamento de pavimentos utilizando solos lateríticos para rodovias de baixo volume de tráfego f. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica Universidade de São Paulo, São Paulo, BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica. Rio de Janeiro - RJ: Gráfica Imprinta, p DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Método de projeto de pavimentos flexíveis. 3. ed., Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO DE ESTRADAS E RODAGEM DO ESTADO DE SÃO PAULO. DER-SP (1991) Manual de normas de pavimentação. São Paulo: DER-SP, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Manual de pavimentação. 2. ed., Rio de janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Manual de implantação. 2. ed., Rio de janeiro, 1996.

35 DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 301. Pavimentação: subbase estabilizada granulometricamente. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 303. Pavimentação: base estabilizada granulometricamente. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 304. Pavimentação: base de solo melhorado com cimento. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 305. Pavimentação: base de solo cimento. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 316. Pavimentação: macadame hidráulico. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Glossário de termos técnicos rodoviários. Rio de Janeiro, LIMA, D. C.; RÖHM, S. A.; BUENO. Tópicos em estradas. Apostila 205. Viçosa- MG: Universidade Federal de Viçosa, p. MEDINA, J. Mecânica dos pavimentos. [S.I]: Universidade Federal do Rio de Janeiro, p. MENDONÇA, A. A.; LIMA, D. C.; BUENO, B. S.; FONTES, M. P. F. Caracterização tecnológica de misturas solo-cal: estudo de caso dirigido a dois solos de Viçosa - MG. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 11., 1998, Brasília, DF. Anais... Brasília, DF: ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos), v. 2, p NOGAMI, J. S.; VILLIBOR D. F. Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos. São Paulo-SP: Vilibor, p. RIOS V. S. Concreto compactado a rolo metodologia executiva na barragem de serra preta. Vitória da Conquista - BA: FTC (Faculdade de Tecnologia e Ciências), p. SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Vol. 1. São Paulo - SP: Editora Pini, p. SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Vol. 2. São Paulo - SP: Editora Pini, p. SOUZA, M. L. Pavimentação rodoviária. 2. ed., Rio de Janeiro - RJ: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., p. SCHELLMANN, W. Considerations on the definition and classification of laterites. Trivandrun, Índia: [s.n],

36 36 VIANA H. M. F. Foto de subbase de brita graduada após o processo de compactação no novo aeroporto de Vitória da Conquista. Setembro, 2014.

37 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 8) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Execução - Construção da superestrutura (do canteiro até a base) Conteúdo da aula prática 8 1 Canteiro de serviços 2 Regularização ou preparo do subleito 3 Construção da camada de reforço do subleito 4 Construção da camada de base (com o exemplo clássico: base estabilizada granulometricamente) 5 Considerações finais

38 2 1 Canteiro de serviços O canteiro de serviços é parte essencial para construção da superestrutura (ou do pavimento), ele é constituído basicamente das seguintes partes, com suas respectivas funções: a) Escritórios: são o centros do planejamento da obra; b) Oficina: local de manutenção das máquinas; c) Usina: destina-se a produção do material usado no pavimento; d) Laboratório: centro para controle tecnológico dos materiais usados na construção do pavimento; e) Almoxarifados: depósitos de materiais de uso constante usados na limpeza, na oficina e no laboratório; f) Alojamentos: destinado ao repouso dos funcionários da obra; g) Locais de recreação: centro de convivência dos funcionários da obra, são dotados de revistas, jogos, TV, DVD, etc; h) Depósitos: áreas destinadas ao armazenamento de material usados na usina, tais como: areia, britas e CAP (cimento asfáltico de petróleo); i) Abastecimento: local destinado à caixa d agua ou aos poços; j) Transporte: pátio reservado aos caminhões e as máquinas; e k) Refeitório: local destinado a servir café da manhã, almoço e jantar aos funcionários. A Figura 1.1 ilustra um canteiro de serviço instalado as margens de uma pista em pavimentação.

39 3 Figura Canteiro de serviço instalado as margens de uma pista em pavimentação 2 Regularização ou preparo do subleito A construção da superestrutura (ou pavimento) começa a partir da regularização (ou camada de regularização). A regularização destina-se a corrigir algumas falhas da superfície terraplenada, e é realizada antes da construção das camadas subjacentes. A regularização compreende operações de corte e aterro de até 20 cm realizada em partes isoladas da superfície terraplenada. Portanto, a camada de regularização não é o corpo do aterro de terraplanagem.

40 4 2.1 Tipos de regularização Os alinhamentos e nivelamentos do pavimento são dados em relação à camada de regularização, ou seja, a partir da camada de regularização são mantidos os nivelamentos e alinhamentos para as demais camadas do pavimento. i) Regularização transversal Existem dois tipos a regularização transversal, uma para os trechos em tangente e a outra para os trechos em curva. a) Regularização (ou camada de regularização) para trechos da estrada em tangente A Figura 2.1 ilustra uma seção transversal de uma estrada em um trecho em tangente, e o esquema do nivelamento das camadas sobrejacentes. Observa-se que a regularização foi realizada em aterro. Figura Seção transversal de um trecho da estrada em tangente Na regularização em tangente as camadas apresentam inclinação para direita e para esquerda, que é o abaulamento da pista. b) Regularização (ou camada de regularização) para os trechos da estrada em curva Nos trechos em curva a regularização apresenta a inclinação (i%), que corresponde à superelevação. Neste tipo de regularização a as camadas apresentam inclinação só para um lado.

41 5 A Figura 2.2 mostra uma seção transversal de uma estrada em um trecho em curva, em que foi realizada uma camada de regularização. Observa-se que a inclinação da regularização (i%) é mantida até o revestimento. Figura Seção transversal em um trecho da estrada em curva ii) Regularização (ou camada de regularização) longitudinal A regularização longitudinal corrige as irregularidades na superfície do subleito no sentido longitudinal da estrada. A Figura 2.3 ilustra uma camada de regularização executada sobre o subleito no sentido longitudinal. Figura Camada de regularização executada sobre o subleito no sentido longitudinal da estrada

42 6 2.2 Aspectos construtivos da camada de regularização Regularização em aterros Deve-se sempre dar preferência pela regularização em aterros, pois este tipo de regularização apresenta duas vantagens: a) Aproveita a compactação já executada no subleito, que foi realizada pelo tráfego; e b) Evita a escarificação da casca do subleito já consolidada Aspectos do material empregado na camada de regularização Os materiais empregados na camada de regularização deverão apresentar qualidade igual ou melhor que a do solo do subleito. De maneira geral, a camada de regularização devem apresentar na energia intermediária de Proctor: a) CBR 6; e b) Expansão 2% (medida no ensaio CBR). OBS. Os materiais utilizados na camada de regularização não devem possuir diâmetro maior que 76 mm (ou 3 in) Execução da camada de regularização Não é permitida a realização da regularização nos dias de chuva. Toda vegetação e material orgânico existentes no subleito da rodovia serão removidos. Após a execução de cortes e aterros para atingir o greide da rodovia, procede-se a escarificação geral na profundidade de 20 cm, e em seguida: a) Mistura e pulverização (a pulverização quando necessária será espalhamento de pó seja: cimento Portland, cal ou outros); b) O umedecimento ou secagem do material, que é realizado na pista; c) A compactação; e d) O acabamento. OBS. No caso de cortes em rocha, a regularização deverá ser executada de acordo com projetos específicos para o caso Equipamentos utilizados na construção da camada de regularização Na construção da camada de regularização são usados: a) Motoniveladora pesada, com escarificador; b) Carro tanque distribuidor de água (ou caminhão irrigador); c) Rolos compactadores dos tipos: pé-de-carneiro, liso vibratório, e liso pneumático;

43 7 d) Pulvimisturador (máquina que mistura o solo a outros materiais sobre a superfície na qual a máquina se desloca, pode ser usados na mistura material fino, ou com diâmetro menor que 0,075 mm). OBS. Os equipamentos de compactação e mistura são escolhidos de acordo com o tipo de material empregado Controle tecnológico da camada de regularização i) Controle tecnológico dos materiais empregados na camada de regularização Os ensaios de caracterização (LL, LP e granulometria) e compactação na energia intermediária serão realizados com o material colhido na pista de forma aleatória a cada 200 m, que é destinado à construção da camada de regularização. Para realização dos ensaios deverá ser colhida uma amostra a cada 200 m de pista ou uma jornada diária de trabalho. Se o material for homogêneo (mesma jazida) poderá ser colhida uma amostra para cada 400 m de pista. Ensaios de CBR e expansão na energia intermediária, serão realizados com o material colhido em pista de forma aleatória a cada 400 m, onde foram retiradas as amostras para o ensaio de compactação. Se o material for homogêneo (mesma jazida) poderá ser colhida uma amostra para cada 800 m de pista. O valor final obtido nos ensaios deverá ser uma média de, no mínimo, 5 determinações, que é o mínimo aceitável. O número mínimo de ensaios ou determinações por segmento de pista, com área inferior a 4000 m 2, é 5. OBS. Forma aleatória, entende-se como sem critério, ou sem padrão de repetição, por exemplo: a amostra pode ser colhida, no centro, ou a direita ou a esquerda do eixo da estrada, ou um pouco do material em cada ponto (direita, esquerda e centro) do eixo da estrada sem alternância, ou padrão repetitivo. ii) Controle de execução (ou de compactação) da camada de regularização Durante a compactação do material na pista é necessário controlar a umidade higroscópica e o grau de compactação (CG) de acordo com o plano de amostragem preconizado pela DNER-PRO 277/97. a) Unidade higroscópica A umidade higroscópica será determinada com o material da pista imediatamente antes da compactação, e para cada 100 m de pista. A tolerância admitida é de ± 2% em torno da umidade ótima do material obtida no laboratório com o ensaio de compactação.

44 8 b) Grau de compactação da camada compactada O grau de compactação da camada no campo deverá ser GC 100%; E o grau de compactação (GC) será calculado com os valores da massa específica seca máxima, obtida no laboratório, e da massa específica seca obtida in situ (ou na pista). Os ensaios de massa específica seca in situ deverão ser feitos, em locais aleatórios ao longo da pista. Para pistas com volume de, no máximo, 1250 m 3 de material deverão ser feitas no mínimo 5 determinações. Para atender a exigência normativa do grau de compactação (GC) para a camada de regularização, podem ser construídas planilhas Excel para determinação do comprimento de pista para cada 1 (uma) determinação do grau de compactação, com base no volume de 1250 m 3 de solo e nas 5 (cinco) determinações preconizadas (ou estabelecidas) na norma, e etc. A Figura 2.4 mostra uma planilha Excel que realiza o cálculo automático dos comprimentos de pista, em metros, necessários para uma determinação do peso específico seco de campo, ou do grau de compactação em campo, com base: na espessura da pista (0,20 m), no peso especifico estimado para o material compactado na pista, e com base na faixa de tráfego compactada (m). Tal planilha satisfaz as exigências da norma no que se refere ao controle tecnológico do grau de compactação. Entada de dados Cálculo automático Espessura da camada de regulariação (m) 0,2 Volume de solo considerado na pista (m 3 ) 1250 Peso específico seco da camada compactada, valor aproximado (ton/m 3 ) Peso de solo seco da camada compactada correspondente a 1250 m 3 (ton) 2,10 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1, Largura da faixa de tráfego (m) Peso específico seco estimado para o solo compactado no campo (ton/m 3 ) 2,10 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 Comprimento total de pista, em metros, utilizado para 1 (uma) determinações do grau de compactação, ou do peso específico seco máximo de campo. 2, , , , , Figura Planilha Excel que realiza o cálculo automático dos comprimentos de pista para necessários para determinação do GC (Viana 2014)

45 9 A aceitação ou rejeição do serviço é baseado em um critério que leva em conta à média e o desvio padrão das determinações. iii) Critério de aceitação ou rejeição do serviço Tabela Valores de K em função do número de ensaios Sendo as fórmulas da média e desvio padrão respectivamente: X = n i=1 X i n (1.1) s = X i X 2 n 1 em que: = média dos valores do ensaio; s = desvio padrão dos valores dos ensaios; X i = valores individuais dos ensaios; e n = número de amostras em estudo ou número de ensaios. (1.2) OBS. Na média lê-se: somatório de X i com i variando da amostra i até a amostra n.

46 Controle geométrico da camada de regularização Após a excursão, são tolerados para camada de regularização os seguintes desvios: a) No máximo, ± 10 cm da largura total de projeto para plataforma da estrada; b) No máximo, 20% a mais do previsto no projeto para a declividade transversal do abaulamento da pista, ou seja, 20% a mais para a flecha de abaulamento; e b) No máximo, ± 3 cm em relação ao valor da cota greide de projeto no ponto considerado. OBS. Exemplo para o item b, se o abaulamento projetado para pista é de 2,00%, então o valor do abaulamento na medição final para pista deverá está entre 2,00% e 2,40%. 3 Construção da camada de reforço do subleito A camada de reforço do subleito pode esta situada sob a camada de subbase, ou sob a camada de base. A Figura 3.1 ilustra uma seção típica de pavimento urbano com uma camada de reforço do subleito sob uma camada de base de solo arenoso fino laterítico (SAFL). Figura Seção típica de pavimento urbano com uma camada de reforço do subleito sob uma camada de base OBS. Anticravamento é uma camada que faz parte do tratamento superficial simples invertido, e é aplicada sobre a imprimação, em base não coesiva, e serve para evitar o rompimento da primeira camada asfáltica do tratamento superficial. A camada de reforço do subleito é geralmente espessa, e é executada sobre a camada de regularização.

47 Características do material empregado para construção da camada de reforço do subleito Todos os materiais empregados na construção da camada reforço do subleito devem apresentar na energia intermediária de Proctor: a) CBR 6%; e b) Expansão < 1% (medida com sobrecarga de 4,5 Kg). Caso a camada de reforço do subleito seja situada imediatamente abaixo da camada de base, o material do reforço do subleito deverá apresentar as seguintes características na energia intermediária de Proctor: a) CBR 20; b) Expansão 1% (medida com sobrecarga de 4,5 Kg); e c) Índice de grupo (IG) = 0. OBS. Na fase de projeto, quando não há camada de subbase, o cálculo da espessura da camada do reforço é feito considerando-se a altura da subbase (h 20 ) igual a Execução da camada de reforço do subleito A camada de reforço não poderá ser executada em dias de chuva. i) Operações realizadas na execução do reforço do subleito A execução da camada de reforço do subleito compreende as seguintes operações: a) Mistura e pulverização do material (a pulverização quando necessária será espalhamento de pó seja: cimento Portland, cal ou outros); b) Umedecimento ou secagem dos materiais na pista; c) Compactação do material; e d) Acabamento da pista. ii) Espessura da camada compactada A espessura total mínima da camada de reforço do subleito, obtida após a compactação será de 15 cm. Quando a camada de reforço de projeto apresentar espessura final superior a 20 cm, então a espessura a ser compactada será subdividida em camadas menores. A espessura mínima de qualquer camada para formar a camada de reforço será de 10 cm, obtida após a compactação.

48 12 iii) Equipamentos utilizados na construção da camada de reforço do subleito Na construção da camada de reforço do subleito serão utilizados os seguintes equipamentos: a) Motoniveladora pesada, com escarificador; b) Carro tanque distribuidor de água (ou caminhão irrigador); c) Grade de discos (grade rebocada por tratores que pode misturar o solo a outros produtos como britas); d) Pulvimisturador (máquina que mistura o solo a outros materiais sobre a superfície na qual a máquina se desloca, pode ser usados na mistura material fino, ou com diâmetro menor que 0,075 mm); e e) Rolos compactadores tipo: pé-de-carneiro, liso vibratório, e pneumático. 3.3 Controle tecnológico da camada de reforço do subleito Controle tecnológico dos materiais empregados na construção da camada de reforço Os ensaios de caracterização (LL, LP e granulometria) e compactação na energia intermediária de Proctor ou energia maior que esta serão realizados com o material destinado à construção da camada de reforço do subleito. Obedece ao seguinte critério: a) Para realização dos ensaios deverá ser colhida, uma amostra por camada a cada 200 m de pista ou por jornada diária de trabalho, em locais aleatórios da pista; e b) Poderá ser colhida uma amostra a cada 400 m de pista se o material for homogêneo (por exemplo: solo de jazida homogênea). OBS. Os ensaios de caracterização são: análise granulométrica, limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP). Os ensaios de CBR (ou ISC) e expansão na energia intermediária ou energia maior que esta serão realizados com o material destinado à construção da camada de reforço do subleito. Obedece ao seguinte critério: a) Para realização dos ensaios deverá ser colhida, uma amostra por camada a cada 400 m de pista ou por uma jornada de trabalho, de forma aleatória, nos locais onde foram retiradas as amostras para o ensaio de compactação; e b) Poderá ser colhida uma amostra a cada 800 m de pista se o material for homogêneo (por exemplo: solo de jazida homogênea). O valor mínimo obtido nos ensaios deverá ser uma média, de no mínimo, de 5 determinações. O número mínimo de ensaios ou determinações por camada, e por segmento de pista com área inferior a 4000 m 2, é 5.

49 Controle de execução (ou de compactação) da camada de reforço do subleito a) Umidade higroscópica O ensaio de umidade higroscópica é realizado, imediatamente antes da compactação, para cada camada, em locais aleatórios, e a cada 100 m de pista a ser compactada. A tolerância admitida para umidade higroscópica é de ± 2% em torno da umidade ótima de laboratório. b) Grau de compactação da camada compactada O grau de compactação da camada no campo deverá ser GC 100%; E para o cálculo do grau de compactação (GC) deverão ser feitas determinações da massa específica seca in situ (ou na pista), e estas determinações deverão possuir as seguintes características: 1. O ) Deverão ser feitas, para cada camada compactada, em locais aleatórios, e a cada 100 m de pista (ou pistas usuais com largura de faixa de 2,50m a 3,60 m). 2. O ) Para pistas com extensão limitada (ou pistas com largura de faixas não usuais ou faixas maiores que 3,60 m), deverão ser feitas, pelo menos, 5 determinações por camada compactada, para pistas com área, de no máximo, 4000 m 2. O cálculo do grau de compactação (GC) é feito utilizando-se os valores da massa específica seca in situ (obtida na pista), e da massa específica seca máxima do ensaio de compactação (do laboratório). O grau de compactação é obtido pela seguinte equação: GC d dmáx.100 (3.1) em que: GC = grau de compactação; d = massa específica seca da pista compactada (ou in situ ); e dmáx = massa específica seca máxima do ensaio de compactação; O grau de compactação (GC) da camada deverá ser maior ou igual a 100%. O critério para aceitação ou rejeição do serviço é idêntico ao mostrado anteriormente para a camada de regularização apresentado no item iii do tópico Controle geométrico da camada de reforço do subleito Após a excursão, são tolerados para camada de reforço do subleito os seguintes desvios: a) No máximo, ± 10 cm da largura total de projeto para plataforma da estrada; b) No máximo, ± 10 % do valor da espessura determinada no projeto para a camada de reforço do subleito; e c) No máximo, 20% a mais do previsto no projeto para a declividade transversal do abaulamento da pista, ou seja 20% a mais para a flecha de abaulamento.

50 14 OBS. Exemplo para o item c, se o abaulamento projetado para pista é de 2,00%, então o valor do abaulamento na medição final para pista deverá está entre 2,00% e 2,40%. 4 Construção da camada de base (com o exemplo clássico: base estabilizada granulometricamente) Foi escolhida a base estabilizada granulometricamente como exemplo clássico, porque este tipo de base é muito utilizado no Brasil. A base estabilizada granulometricamente pode ser usada das seguintes formas: a) Base sobre a subbase; b) Base sobre o reforço do subleito; ou c) Base sobre o subleito. Como materiais utilizados na construção da base estabilizada granulometricamente, destacam-se principalmente: a) Os solos; b) As misturas de solos; c) Misturas de solos e de britas; e d) Produtos provenientes de britagem. Os materiais empregados na construção das camadas da base estabilizada granulometricamente, geralmente, são compactadas ou na energia intermediária ou na energia modificada. 4.1 Características gerais do material empregado na construção da base estabilizada granulometricamente Todos os materiais destinados à aplicação como base estabilizada granulometricamente deverão apresentar as seguintes características: i) Os materiais devem se enquadrar em uma das faixas granulométricas da Tabela 4.1, de acordo como número N correspondente ao tráfego de projeto. ii) A fração de material que passa na peneira n. O 40 deverá apresentar: a) LL 25%; e b) IP 6%. OBS. Se os limites estabelecidos para LL e IP forem ultrapassados, o material usado para base deverá apresentar equivalente de areia maior que 30%. iii) A porcentagem que passa na peneira n. O 200 não deve ultrapassar 2/3 da porcentagem que passa na peneira n. O 40. iv) O material retido na peneira n. O 10 deverá satisfazer as seguintes condições: a) Ser constituído de partículas duras, resistentes isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados. b) Ser isento de material vegetal ou outra substância prejudicial.

51 15 c) Quando submetido ao ensaio Los Angeles não deverá apresentar desgaste superior a 55%. OBS. Será aceito material com desgaste superior a 55%, desde que o material já tenha apresentado desempenho satisfatório. iv) Para projetos com N 10 6 solicitações, poderão ser utilizados para base, materiais compactados na energia intermediária, desde que apresentem: a) CBR 60%; e b) Expansão 0,5% (medida com sobrecarga de 4,54 Kg). v) Para projetos com N > 10 6 solicitações, poderão ser utilizados para base, materiais compactados na energia modificada, dede que apresentem: a) CBR > 80%; e b) Expansão 0,5% (medida com sobrecarga de 4,5 Kg). Tabela Faixas granulométricas recomendadas para base estabilizada granulometricamente, em função de N Para N > 5, Para N < 5, Tipos Peneiras A B C D E F Tolerância de projeto % em peso passando 2 in. (50,0 mm) in. (25,0 mm) /8 in. (9,38 mm) N. o 4 (4,75 mm) N. o 10 (2,00 mm) N. o 40 (0,42 mm) N. o 200 (0,075 mm) Execução da base estabilizada granulometricamente A camada de base não poderá ser executada em dias de chuva. i) Operações realizadas na execução da base A execução da base estabilizada granulometricamente compreende as seguintes operações: a) Mistura e pulverização (a pulverização quando necessária será espalhamento de pó seja: cimento Portland, cal ou outros); b) Umedecimento ou secagem do material (na pista ou em central) ; c) Espalhamento do material; d) Compactação; e e) Acabamento (para obtenção da espessura desejada).

52 16 ii) Espessura da camada compactada Quando houver necessidade de se executar camada de base com espessura final superior a 20 cm, então a espessura a ser compactada será subdividida em camadas menores. A espessura mínima de qualquer camada para formar a camada de base será de 10 cm, obtida após a compactação. No Brasil, a menor espessura admitida para uma base é 15 cm. iii) Equipamentos utilizados na construção da camada de base estabilizada granulometricamente Na construção da camada de base estabilizada granulometricamente são utilizados os seguintes equipamentos: a) Motoniveladora pesada, com escarificador; b) Grade de discos (grade rebocada por tratores que pode misturar o solo a outros produtos como britas); c) Pulvimisturador (máquina que mistura o solo a outros materiais sobre a superfície na qual a máquina se desloca, pode ser usados na mistura material fino, ou com diâmetro menor que 0,075 mm); d) Carro tanque distribuidor de água (ou caminhão irrigador); e) Rolos compactadores tipo: pé-de-carneiro, liso, liso-vibratório e pneumático; e f) Central de mistura. 4.3 Controle tecnológico da base estabilizada granulometricamente i) Introdução Ensaios de CBR, expansão, compactação, caracterização e equivalente de areia serão realizados com o material destinado à construção da base. OBS(s). a) Os ensaios de caracterização são: análise granulométrica por peneiramento, limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP). b) O ensaio de compactação será realizado na energia de projeto (intermediária ou modificada). c) Os ensaios CBR e expansão serão realizados na energia de projeto (intermediária ou modificada). Para os ensaios caracterização (LL, LP e granulometria) e compactação na energia especificada no projeto e equivalente de areia, deverá ser colhida uma amostra, por camada, a cada 200 m de pista, ou por jornada diária de trabalho, ou a cada 400 m de pista se o material for homogêneo (no caso de jazida homogênea); Sendo que as amostras são colhidas de forma aleatória na pista. Para os ensaios CBR e expansão na energia especificada no projeto deverá ser colhida uma amostra, por camada, a cada 400 m de pista, ou por jornada diária de trabalho; Sendo que as amostras são colhidas de forma aleatória na pista.

53 17 O valor obtido nos ensaios deverá ser uma média de no mínimo 5 determinações.o número mínimo de ensaios ou determinações por camada, e por segmento de pista com área inferior a 4000 m 2, é 5 determinações. ii) Controle de execução (ou de compactação) da camada de base estabilizada granulometricamente a) Umidade higroscópica O ensaio de umidade higroscópica é realizado, imediatamente antes da compactação, para cada camada, em locais aleatórios, e a cada 100 m de pista a ser compactada. A tolerância admitida para umidade higroscópica é de ± 2% em torno da umidade ótima de laboratório. b) Grau de compactação da camada compactada O grau de compactação da camada no campo deverá ser GC 100%; E para o cálculo do grau de compactação (GC) deverão ser feitas determinações da massa específica seca in situ (ou na pista), e estas determinações deverão possuir as seguintes características: 1. O ) Deverão ser feitas para cada camada compactada, em locais aleatórios, e a cada 100 m de pista (ou pistas usuais com largura de faixa de 2,50m a 3,60 m). 2. O ) Para pistas com extensão limitada (ou pistas com largura de faixas não usuais ou faixas maiores que 3,60 m), com áreas de no máximo 4000 m 2, deverão ser feitas, de forma aleatória, pelo menos 5 determinações por camada compactada. O cálculo do grau de compactação (GC) é feito utilizando-se os valores da massa específica seca in situ (obtida na pista), e da massa específica seca máxima do ensaio de compactação (do laboratório). O grau de compactação (GC) da camada deverá ser maior ou igual a 100%. O critério para aceitação ou rejeição do serviço é idêntico ao mostrado anteriormente para a camada de regularização apresentado no item iii do tópico Controle geométrico da base estabilizada granulometricamente Após a excursão, são tolerados para camada de base os seguintes desvios: a) No máximo, ± 10 cm da largura total de projeto para plataforma da estrada; b) No máximo, ± 10 % do valor da espessura determinada no projeto para base; e c) No máximo, 20% a mais do previsto para a declividade transversal do abaulamento da pista, ou seja 20% a mais para a flecha de abaulamento. OBS. Exemplo para o item c, se o abaulamento projetado para pista é de 2,00%, então o valor do abaulamento na medição final para pista deverá está entre 2,00% e 2,40%.

54 18 5 Considerações finais Não foi apresentada as características de construção e controle tecnológico e geométrico da subbase estabilizada granulometricamente de pavimentos, mas sabese que, em praticamente todos os itens considerados anteriormente para a camada de base, a camada de subbase é semelhante. OBS. Maiores detalhes sobre a camada de subbase estabilizada granulometricamente consulte a DNIT 139/ ES. Referências bibliográficas BALBO, J. T. Pavimentação asfáltica materiais, projeto e restauração. São Paulo-SP: Oficina de textos, p. BUENO, B. S.; VILAR, O. M. Mecânica dos solos. Apostila 69. Viçosa-MG: Universidade Federal de Viçosa, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Método de projeto de pavimentos flexíveis. 3.ed., Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Manual de pavimentação. 2. ed., Rio de janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. DNER 277-PRO/97. Metodologia para controle estatístico de obras e serviços - Procedimento. Rio de Janeiro - RJ: IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 137/ ES. Pavimentação - Regularização do subleito - Especificação de serviço. Rio de Janeiro - RJ: IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 138/ ES. Pavimentação - Reforço do subleito - Especificação de serviço. Rio de Janeiro - RJ: IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 139/ ES. Pavimentação - Subbase estabilizada granulometricamente Especificação de serviço. Rio de Janeiro - RJ: IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 141/ ES. Pavimentação - base estabilizada granulometricamente - Especificação de serviço. Rio de Janeiro - RJ: IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), 2010.

55 19 NOGAMI, J. S.; VILLIBOR D. F. Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos. São Paulo-SP: Vilibor, p. SENÇO, W. (2001) Manual de técnicas de pavimentação. 2. ed., vol. II. São Paulo-SP: Pini, p. SOUZA, M. L. Pavimentação rodoviária. 2. ed., Rio de Janeiro-RJ: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., p. VIANA H. M. F. Planilha Excel que realiza o cálculo automático dos comprimentos de pista, em metros, necessários para uma determinação do peso específico seco de campo, ou do grau de compactação em campo, com base: na espessura da pista (0,20 m), no peso especifico estimado para o material compactado na pista, e com base na faixa de tráfego compactada (m)

56 7r7l95 AC 150/5320-6D CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-2 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, SINGLE WHEEL GEAR 35

57 AC1l50/5320-6D 7m95 CBR ( THICKNESS, IN. > FIGURE 3-3 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, DUAL WHEEL GEAR 36

58 7/7/95 AC 150/5320-6D CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-4 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, DUAL TANDEM GEAR 37

59 AC 150/5320-6D 7m95 CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-5 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, A-300 MODEL B2 38

60 7l7195 AC 150/5320-6D CBR I I lmlthlili I I I I I I I I I I I I I I I I I I llllllllllllllllllllllitmi A-300 MODEL B4 CONTACT AREA = SQ. IN. DUAL SPACING = IN. TANDEM SPACING = IN. ~l--c-.-~ ,,.,...,,--~-~~ /Il@# I y-qgpqj i ] 7%p-ATx-- t---t------t ,.,.,..,., ~ I \._. THICKNESS HOT MIX ASPHALT SURFACES 4-IN. CRITICAL AREAS 3-IN. NONCRITICAL AREAS THICKNESS, IN. FIGURE 3-6 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, A-300 MODEL B4 39

61 AC 150/5320-6D 7m95 CBR MB , SR, 200 B, C, CONTACT AREA = 245 SQ IN. DUAL SPACING = 44 IN. t TANDEM SPACING = 58 IN. F ttli i i i1 IS HOT MIX SURFACES I THICKNESS, IN. FIGURE 3-7 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, B-747-lOO,SR, 200 B, C, F

62 7l7195 AC 150/5320-6D CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-8 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, B-747-SP 41

63 AC 150/5320-6D CBR CONTACT aa = SQ. IN. DUAL SPACING THICKNESS, IN. FIGURE 3-9 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, B-757

64 7m95 AC150/5320-6D CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-10 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, B

65 AC150/5320-6D 7/7/95 CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-11 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, C

66 7/7/95 AC 150/ CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-12 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, DC 10-10, 1OCF 45.

67 AC 150/ ) 7m95 CBR DC 10-30, 30CF, 40, THICKNESS, IN. FIGURE 3-13 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, DC lo-30,30cf, 40,40CF

68 7m95 AC 150/5320-6D CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-14 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, L ,100 47

69 AC 150/5320-6D 7r7195 CBR THICKNESS, IN. FIGURE 3-15 FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN CURVES, L-1011, -100,200

70 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 9) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Dimensionamento de pavimentos flexíveis Conteúdo da parte 1 1 Método de dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários do DNER (atual DNIT) 2 Principais características do método de dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários da AASHTO (1993) 3 Dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeroportos

71 2 1 Método de dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários do DNER (atual DNIT) 1.1 Características principais do método do DNER (atual DNIT) As principais características do método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER (atual DNIT) são: a) O tráfego é caracterizado por um número de equivalência do tráfego real, o qual é dado pelo valor de N (número solicitações no pavimento do eixo de 8,2 ton). b) Os materiais usados na construção das camadas do pavimento, subjacentes ao revestimento asfáltico são identificados quanto ao CBR, expansão, LL, LP, granulometria e ao equivalente de areia. 1.2 Condições que os materiais do subleito, reforço do subleito, subbase e base deverão atender, de acordo com método do DNER (atual DNIT) i) Parâmetros de projeto para solo do SUBLEITO O solo do SUBLEITO deverá apresentar: a) CBR 2%; b) Expansão 2% (medida no ensaio CBR com sobrecarga de 4,54 Kg). OBS(s). a) Caso o solo do subleito apresente CBR < 2, recomenda-se a substituição do solo do subleito numa espessura, de pelo menos, 1 m por um material com CBR 2%; e b) Caso o solo do subleito apresente expansão > 2%; Então, o solo deverá ser estabilizado com cimento Porland, cal, ou etc, para diminuir a expansão. ii) Parâmetros de projeto para o material empregado para camada de REFORÇO DO SUBLEITO O material do REFORÇO DO SUBLEITO deverá apresentar: a) CBR maior do que o CBR do solo do subleito; e b) Expansão 1% (medida com sobrecarga de 4,54 Kg). iii) Parâmetros de projeto para o material empregado para camada de SUBBASE O material da SUBBASE deverá apresentar: a) CBR 20%; b) Expansão 1% (medida com sobrecarga de 4,54 Kg); e c) Índice de grupo (IG) = 0.

72 3 iv) Parâmetros de projeto para o material empregado para camada de BASE Os materiais destinados à construção de bases de pavimentos flexíveis devem apresentar: a) CBR 80% b) Expansão 0,5% (medida com sobrecarga de 4,5 Kg) c) Limite de liquidez 25% d) Limite de plasticidade 6% A Tabela 1.1 mostra as faixas granulométricas de materiais granulares, que podem ser utilizados para BASE (de acordo a DNER-ES 303/97). Tabela Faixas granulométricas de materiais para BASE Para N > 5, Para N < 5, Tipos Tolerância A B C D E F Peneiras de projeto % em peso passando 2 in. (50,0 mm) in. (25,0 mm) /8 in. (9,38 mm) N. o 4 (4,75 mm) N. o 10 (2,00 mm) N. o 40 (0,42 mm) N. o 200 (0,075 mm) OBS(s). Para os materiais da Tabela 1.1, tem-se que: a) N é o número de solicitações do eixo de 8,2 toneladas sobre o pavimento; b) A fração de solo que passa na peneira número 40 deve apresentar LL < 25% e IP 6%; c) Materiais com LL 25% e/ou IP > 6% podem ser utilizados, desde que o equivalente de areia seja superior a 30% e seja satisfeitas as demais condições ao material de base; d) A porcentagem, em peso, de material que passa na peneira N. o 200 não deve ultrapassar a 2/3 da porcentagem, em peso, que passa na peneira N. o 40; e) O material retido na peneira N.o 10 deve apresentar uma abrasão Los Angeles (LA) 55%; f) Podem ser empregados para base materiais, compactados na energia intermediária ou modificada, e com CBR 60% e expansão 0,5%, desde que o valor de N de projeto seja menor ou igual a 10 6 solicitações; g) Para projetos com N > 10 6 solicitações deve-se utilizar a energia modificada de compactação; e h) Poderá ser aceito desgaste Los Angeles maior do que 55% para o material graúdo, desde que haja experiência com o uso do material.

73 4 1.3 Dimensionamento do tráfego para projeto de pavimentos flexíveis pelo método do DNER (atual DNIT) Introdução i) Conceito de eixo tandem Eixo tandem são dois ou mais eixos consecutivos, distantes mais de 100 cm e menos de 240 cm um do outro, ligados por um único dispositivo desuspensão que distribui as cargas do veículo igualmente entre os eixos do conjunto tandem. ii) O número N e sua importância no dimensionamento de pavimentos O pavimento rodoviário é dimensionado em função de um número N, que é equivalente ao número de operações de um eixo 8,2 toneladas, que atuará sobre pavimento durante, ou ao logo do período de projeto do pavimento (P). O número N equivale ao tráfego que atuará sobre o pavimento durante, ou ao longo do período de projeto do pavimento (P). Considerando-se os veículos atuantes na estrada (ou local de projeto), a Figura 1.1 e a Tabela 1.2, a seguir, fornecem para eixos simples e para eixos em tandem (duplos e triplos), com diferentes cargas, os fatores de equivalência com eixo padrão de 8,2 toneladas (que é utilizado no projeto). Por meio dos fatores de equivalência, da Figura 1.1 ou da Tabela 1.2, as cargas dos eixos dos veículos atuantes na estrada, durante a fase de estudo do tráfego, são transformadas em solicitações equivalentes do eixo de 8,2 ton, para o cálculo de N (número equivalente de operações do eixo de 8,2 ton), que é utilizado no projeto do pavimento. Tabela Fatores de equivalência entre os eixos em tandem (triplo), com diferentes cargas, e o eixo simples padrão de 8,2 ton. Carga por eixo tandem triplo (ton) Fator de equivalência com o eixo de 8,2 ton 6 0,04 8 0, , , , , , , , , , , , , , , , ,00

74 OBS(s). a) Pode-se observar na Figura 1.1 que a passada na pista de um eixo tandem de 8,2 ton equivale a 0,03 passada do eixo padrão de 8,2 ton; Portanto, é viável que os caminhões utilizem eixo tandem para solicitar mentos a pista; b) Em caso de valores intermediários na Tabela 1.2 utilize interpolação; e c) 1 ton = 1 tonelada = kg. 5 Figura Fatores de equivalência entre eixos simples e em tandem (duplo), com diferentes cargas, e o eixo simples padrão de 8,2 ton A Figura 1.2 ilustra uma pesagem automatizada de eixos de veículos comerciais com um equipamento móvel. A Figura 1.3 ilustra os tipos de veículos e os seus respectivos eixos considerados no projeto de pavimentos, onde: E = eixo; R = roda; S = simples; D = dupla; T = Triplo e T = tandem.

75 6 Figura Pesagem automatizada de eixos de veículos comerciais Figura Tipos de veículos e os seus respectivos eixos considerados no projeto de pavimentos

76 7 iii) Veículos que compõem o tráfego. O tráfego é composto por: a) Veículos de passageiros = carros de passeio; e b) Veículos comerciais = caminhões e ônibus. OBS. Do ponto de vista de dimensionamento de pavimentos os veículos comerciais tem efeito preponderante (ou principal) Cálculo do número N i) O valor de N é calculado com base na eq. (1.1) N Vt.FE.FC.FR (1.1) em que: N = número de solicitações do eixo de 8,2 ton, no período de projeto (P); Vt = volume total do tráfego em um sentido (veículos); FC = fator de carga; FE = fator de eixos; e FR = fator climático regional. iia) Cálculo do volume total do tráfego em progressão aritmética (Vt) Volume total de tráfego em um sentido durante, ou ao longo do período de projeto (P), para um crescimento do tráfego à taxa t(%) anual em progressão aritmética, será: Vt 365.P.Vm (1.2) em que: Vt = volume total do tráfego em um sentido, durante o período P (veículos); P = período de projeto (anos); e Vm = VMD = volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P (veículos). Sendo que: O volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P, para um crescimento do tráfego à taxa t(%) anual em progressão aritmética, será: Vm VMD V1. 2 ((P -1).t /100) 2 (1.3) em que: Vm = VMD = volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P (veículos); V1 = volume médio diário de tráfego em um sentido, no ano de abertura da rodovia (veículos);

77 8 P = período de projeto (anos); e t = taxa de crescimento anual do tráfego (%). OBS. De acordo com Souza (1980), No Brasil tem sido utilizado para projeto de pavimentos o cálculo de crescimento do tráfego em progressão aritmética. Além disso, no Brasil, tem sido observadas taxas anuais de crescimento do tráfego que variam de 8% a 18%. iib) Cálculo do volume total do tráfego em progressão geométrica (Vt) Volume total do tráfego em um sentido durante, ou ao longo do período de projeto (P), para um crescimento do tráfego à taxa t(%) anual em progressão geométrica, será: 365.V1. (1 (t/100)) Vt = t/100 P 1 (1.4) em que: Vt = volume total do tráfego em um sentido, durante período P (veículos); V1 = volume médio diário de tráfego em um sentido, no ano de abertura da rodovia (veículos); P = período de projeto (anos); e t = taxa de crescimento anual do tráfego (%). OBS. O volume médio diário em um sentido, no ano de abertura da rodovia é determinado através da contagem dos veículos no local de projeto. iii) Considerações sobre FE e FC FE ou fator eixos é o valor, que multiplicado pelo número de veículos comerciais que circulam na rodovia fornece o número total de eixos atuantes na rodovia. FC ou fator de carga pode ser compreendido como o valor que representa, sob ponto de vista destrutivo, o número equivalente de passadas de um eixo padrão (8,2 ton) em relação ao eixo em análise. O Eng. o Murillo Lopes de Souza sugere que, na ausência de dados de tráfego, se adote FC = 1,70 e FE = 2,07. FE e FC são calculados pela Engenharia de Tráfego e envolve pesagem dos veículos. Detalhes sobre o cálculo de FE e FC consultar Souza (1980).

78 9 iv) Valores típicos de N para vias urbanas Valores típicos de N para pavimentos urbanos são propostos por Barros e Preussler (1985) apud Nogami e Villibor (1995) para diversos tipos de vias urbanas e tráfegos previstos. A Tabela 1.3 ilustra os valores típicos de N, com base na função predominante da via, e conforme o volume médio diário de veículos definido para veículos leves e pesados. OBS(s). a) Na Tabela 1.3, tem-se que VMD = volume médio diário de tráfego em um sentido; b) Em seguida, serão dadas as características principais das vias consideradas na Tabela 1.3; e c) Detalhes para determinação do volume médio diário (VMD) de uma rodovia são dados por Costa e Figueiredo (2001). Tabela Valores típicos de N, com base na função predominante da via, e conforme o volume médio diário (VDM) de veículos definido para veículos leves e pesados (Barros e Preussler 1985, apud Nogami e Villibor 1995) Tipo de via V - 1 V - 2 Função predominante Tráfego previsto Via local residencial sem passagem Via local com passagem VMD na faixa mais carregada Veículos leves Caminhões e ônibus Valor do N (típico) Muito leve VMD < 100 VMD < Leve 100 a a V - 3 Via coletora Médio 401 a a V - 4 Via coletora principal Meio pesado a a V - 5 Via arterial Pesado a a x 10 7 V - 6 Via arterial principal ou via expressa Muito pesado VMD > a Notas relacionadas à Tabela 1.3 a) Quando os volumes médios diários (VMD) de veículos leves e pesados (caminhões e ônibus) caem em classes diferentes, prevalece o tráfego pesado. b) Se houver diferença, maior que duas classes de vias, entre os VMD de veículos leves e pesados, deverá ser feito um estudo especial para determinação do número N. c) Se o tráfego pesado na faixa mais carregada (de ônibus e caminhões) exceder a veículos/dia, deverá ser feito um estudo especial levando-se em conta as cargas por eixo.

79 10 d) A taxa de crescimento do tráfego adotada para Tabela 3.1 é de 3% ao ano, para veículos leves, 5% ao ano para veículos pesados (caminhões e ônibus). e) A vida de projeto adotada para os tipos de via da Tabela 1.3 é de: 8 anos para a via da classe V-1; 10 anos para as vias das classes V-2, V-3, V-4 e V-5; e 12 anos para a via da classe V-6. OBS. O VMD (volume médio diário) da tabela é o atual, mas o valor de N corresponde ao tráfego futuro, que teve crescimento. f) Se a vida de projeto desejada, ou as taxas de crescimento previstas forem muito diferentes das apresentadas, deverá ser feito um estudo especial para cálculo do valor de N. Tipos de vias consideradas na Tabela 1.3, e suas características a) Via local: => Fornece acesso às propriedades locais (ex. casas e prédios); => Não devem atender ao tráfego de passagem, ou seja, o tráfego na via é predominantemente dos moradores onde a via passa; e => Apresenta interseções sem semáforos. b) Via coletora: => Fornece acesso do trânsito dos bairros às vias arteriais; e => Possibilita o tráfego de passagem, ou seja, possibilita o tráfego na via de não moradores da região onde a via passa. c) Via arterial: => Possuem interseções geralmente com semáforos; => Possibilita o trânsito entre as regiões da cidade, ou seja, possibilita a ligação entre os bairros e entre as regiões da cidade (Ex: via de ligação norte-sul da cidade, etc.); => Suportam altos volumes de tráfego. c1) Via arteriais primarias e secundárias, ou vias expressas: => Nelas predominam a função mobilidade do tráfego, ou seja, são vias destinadas a escoar o tráfego oriundo de diversas regiões ou diversos bairros; e => Possuem um tráfego um pouco menor do que a via arterial principal. c2) Via arterial principal ou Freeway: => Servem apenas para tráfego de passagem, ou seja, há predominância de tráfego que se destina a outras regiões ou cidades, e não aos moradores de casas e prédios por onde a via passa; e => Não permite acesso às propriedades locais.

80 11 v) Fator climático regional (FR) O fator climático regional (FR) serve para levar em conta as variações de umidade dos materiais entre as diversas estações do ano (o que se traduz em variações da capacidade suporte dos materiais). Tem-se adotado um FR = 1, face aos resultados de pesquisas desenvolvidas pelo IPR/DNER. OBS(s). a) IPR = Instituto de Pesquisas Rodoviárias; b) DNER = Departamento Nacional de Estradas de Rodagem; e c) No caso de pavimentos flexíveis deve-se garantir que o nível do lençol freático (ou de água) fique a, pelo menos, 1,50 m abaixo do greide (ou perfil) da estrada (ou do perfil longitudinal da estrada). 1.4 Coeficiente de equivalência estrutural (K) No projeto de pavimentos flexíveis são utilizados os coeficientes de equivalência estrutural, que variam conforme o tipo de material utilizado no projeto do pavimento flexível. A Tabela 4.1 mostra os valores dos coeficientes estruturais para vários tipos de materiais utilizados em projetos de pavimentos flexíveis. Os solos, que geralmente são utilizados na construção de bases e subbases de pavimentos correspondem ao coeficiente estrutural igual a 1, ou seja, na Tabela 4.1 os solos correspondem ao coeficiente estrutural das camadas granulares. Tabela Coeficientes de equivalência estrutural usados no dimensionamento das camadas do pavimento Componentes do pavimento Base ou revestimento de concreto betuminoso (ou asfáltico) Base ou revestimento de pré-misturado a quente de graduação densa Base ou revestimento de pré-misturado a frio de graduação densa Base ou revestimento betuminoso por penetração direta ou invertida (tratamentos superficiais) Coeficiente K 2,00 1,70 1,40 1,20 Camadas granulares 1,00 Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias superior a 45 kg/cm 2 1,70 Solo cimento com resistência à compressão a 7 entre 45 e 28 kg/cm 2 1,40 Solo cimento com resistência à compressão a 7 entre 28 e 21 kg/cm 2 1,20 Bases de Solo-Cal 1,20

81 12 Os coeficientes de equivalência estrutural são designados por: K R = coef. estrutural do revestimento; K B = coef. estrutural da base; K S = coef. estrutural da subbase; e K REF = coef. estrutural do reforço do subleito. 1.5 Espessuras mínimas da camada de revestimento betuminoso (ou asfáltico) a) Espessuras mínimas recomendadas pelo DNER A Tabela 1.5 apresenta as espessuras mínimas em função de N, que são recomendadas pelo DNER, para camada de revestimento betuminoso. b) Espessuras mínimas sugeridas por Lima et al. (1985) A Tabela 1.6 apresenta as espessuras mínimas da camada asfáltica em função de N, que são sugeridas por Lima et al. (1985), para camadas com concreto betuminoso ou asfáltico (K R = 2). Tabela Espessuras mínimas da camada de revestimento asfáltico em função de N (recomendadas pelo DNER) N N 10 6 Espessura Mínima do Revestimento Betuminoso ou Asfáltico Utilizar tratamentos superficias betuminosos. De acordo ao DER- MG, pode-se utilizar 2,5 cm de tratamento superficial betuminoso < N 5x10 6 Utilizar revestimentos betuminosos com 5,0 cm 5x10 6 < N 10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 7,5 cm 10 7 < N 5x10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 10,0 cm N > 5x10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 12,5 cm OBS(s). a) O método do DER-MG permite utilizar a espessura de 2,5 cm de tratamento superficial betuminoso (ou asfáltico), até quando N < 5x10 6 ; e b) No caso da utilização de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma coesão, pelo menos aparente.

82 Tabela Espessura mínima (R) da camada de revestimento asfáltico em função de N (Lima et al. 1985) N N < 10 6 R (CAUQ) 5 cm 10 6 < N ,5 cm N > cm 13 De acordo com Lima et al (1985), a Tabela 1.6 pode ser usada para obtenção da espessura mínima de outros materiais betuminosos, desde que o valor de R tabelado seja multiplicado por 2/K R (onde K R é o coeficiente estrutural do revestimento a ser usado). Por exemplo: Se for adotado tratamento superficial, que é uma mistura por penetração, o valor de K R do tratamento superficial é 1,2; Então, para N < 10 6 a espessura do tratamento superficial (ETS) será: E TS 2 K R 2.R.5 8,5 1,2 cm 1.6 Dimensionamento das espessuras das camadas subjacentes ao revestimento betuminoso (ou asfáltico) Gráfico usado no dimensionamento Para o dimensionamento das camadas subjacentes à camada de material betuminoso (ou asfáltico) é utilizado um gráfico. A característica principal do gráfico de dimensionamento é que o gráfico fornece espessura total do pavimento em função do CBR (do material que está abaixo do pavimento), e do valor de N. A Figura 1.4 apresenta o gráfico utilizado para o dimensionamento das camadas do pavimento subjacentes ao revestimento betuminoso (ou asfáltico). Observações quanto ao uso do gráfico de dimensionamento (Figura 1.4) a) A espessura do pavimento fornecida por este gráfico é em termos de material com coeficiente estrutural (K) igual a 1, isto é, materiais granulares. b) Supõe-se que há uma drenagem superficial adequada, e que o lençol de água subterrânea foi rebaixado há, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de regularização (ou camada de regularização do subleito). c) No caso de ocorrência de materiais com CBR < 2%, deve-se substituir o material por outro que apresente CBR 2%, na espessura de, pelo menos, 1 m. d) A espessura mínima para compactação de material granular é de 10 cm. e) A espessura máxima para compactação de material granular é de 20 cm. f) A espessura total mínima para as camadas, quando utilizadas, é de 15 cm.

83 14 g) Se os materiais usados no dimensionamento apresentarem CBR > 20%, para fins de dimensionamento com gráfico, o CBR destes materiais será adotado como sendo igual a 20%. Figura Gráfico utilizado para o dimensionamento das camadas do pavimento (subjacentes à camada de material betuminoso ) Equações utilizadas para o dimensionamento das espessuras das camadas do pavimento flexível rodoviário A Figura 1.5, a seguir, apresenta um croqui (ou esquema) comumente empregado para o dimensionamento das camadas de pavimentos flexíveis rodoviários.

84 15 Figura Croqui (ou esquema) comumente empregado para o dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários Considerando-se o croqui anterior, as equações para o dimensionamento do pavimento flexível são: R.K R + B.K B H 20 (1.6) R.K R + B.K B + h 20.K S H n (1.7) R.K R + B.K B + h 20.K S + h n.k REF H m (1.8) em que: H m = espessura total do pavimento necessária para proteger o subleito (cm); H n = espessura total do pavimento necessária para proteger o reforço do subleito (cm); H 20 = espessura total do pavimento necessária para proteger a subbase (cm); R = espessura do revestimento (cm); B = espessura da base (cm); h 20 = espessura da subbase (cm); h n = espessura do reforço do subleito (cm); e K R, K B, K S e K REF = respectivamente, são os coeficientes estruturais do revestimento, da base, da subbase e do reforço do subleito.

85 Roteiro de cálculo a) Cálculo da espessura da BASE (B) i) Determina-se K R, K B, e R (pelas tabelas anteriores); ii) Determina-se H 20, a partir do CBR da subbase, do valor de N e do gráfico da Figura 1.4. iii) Calcula-se a espessura da Base (B) pela eq. (1.6). b) Cálculo da espessura da SUBBASE (h 20 ) R.K R + B.K B H 20 (1.6) i) Determina-se K S pela Tabela 1.4. ii) Determina-se H n, a partir do CBR do reforço do subleito, do valor de N e do gráfico da Figura 1.4. iii) Calcula-se a espessura da subbase (h 20 ) pela eq.(1.7). R.K R + B.K B + h 20.K S H n (1.7) c) Cálculo da espessura do REFORÇO DO SUBLEITO (h n ) i) Determina-se K REF pela Tabela 1.4. ii) Determina-se H m, a partir do CBR do subleito, do valor de N e do gráfico da Figura 1.4. iii) Calcula-se a espessura do reforço do subleito (hn) pela eq (1.8). R.K R + B.K B + h 20.K S + h n.k REF H m (1.8) 1.7 Aspectos relacionados ao dimensionamento dos acostamentos O tráfego considerado para os acostamentos é 1% do tráfego na pista de rolamento. O revestimento dos acostamentos pode ser sempre de categoria inferior ao da pista de rolamento. Pode-se adotar para os acostamentos a mesma estrutura da base, subbase e reforço do subleito da pista de rolamento. Se o custo da base é elevado, pode-se adotar para os acostamentos materiais próprios da subbase granular desde que sejam de excepcional qualidade.

86 Compactação das camadas no campo O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas com um grau de compactação igual ou superior a 100% (GC 100%). O grau de compactação é dado pela eq. (1.9). GC d dmáx.100 (1.9) em que: GC = grau de compactação (%); d = peso específico seco da camada compactada (g/cm 3 ); e dmáx = peso específico seco máximo obtido no laboratório (g/cm 3 ). 2 Principais características do método de dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários da AASHTO (1993) As principais características do método de dimensionamento de pavimentos flexíveis da AASHTO (1993) são as que se seguem: O método utiliza coeficientes de equivalência estrutural para os materiais. O método depende do módulo de resiliência do subleito. O método utiliza o valor de N. O método considera um critério de confiabilidade do projeto que varia de 50% a 99,9%. O método utiliza o coeficiente de drenagem relacionado às características drenantes dos materiais. O método é fundamentado na serventia e desempenho do pavimento. OBS(s). a) A serventia é uma medida da capacidade do pavimento em cumprir suas funções (conforto, segurança, etc.); e b) O desempenho é a medida histórica da serventia ao logo do tempo. 3 Dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeroportos 3.1 Materiais de construção de pavimentos para pista de aeroportos O subleito do pavimento para pista de aeroportos Com base nos ábacos de dimensionamentos de pavimento do método da Federal Aviation Administration (FAA) AC/150/5320-6D (7/7/95), e do método de dimensionamento pelo CBR citado por HORONJEFF(1966), o CBR do subleito do pavimento de pistas de aeroportos deverá ser maior ou igual que 3%.

87 18 De acordo com HORONJEFF(1966), para evitar defeitos no pavimento da pista do aeroporto, tais como as deformações permanentes no pavimento resultantes da aplicação de cargas repetidas, é necessário uma compactação do subleito e das camadas consecutivas sobre o subleito. A Federal Aviation Administration (FAA) AC/150/5320-6D (7/7/95) recomenda uma profundidade mínima de compactação dos solos do subleito, a qual é contada a partir da superfície do subleito. A Tabela 3.1 mostra a profundidade mínima de compactação do solo do subleito, a qual é recomendada pela Federal Aviation Administration (FAA) AC/150/5320-6D (7/7/95), com base: a) No peso bruto da aeronave que operará sobre o pavimento; b) No tipo de solo, que pode ser coesivo ou não coesivo; e c) No grau de compactação na Energia Modificada de Proctor (U.S. Corps of Engineers apud HORONJEFF, 1966). OBS(s). a) De acordo com o corpo de Engenheiros o subleito de pavimentos de aeroportos deve ser compactado na Energia Modificada de Proctor; e b) O corpo de Engenheiros, em questão, é o U.S. Corps of Engineers (apud HORONJEFF, 1966). Tabela Exigências, em termos de espessura e grau de compactação, para compactação de solos considerados de subleito de pavimentos flexíveis de pista de aeroportos, a partir da superfície do subleito natural (FAA - AC/150/5320-6D - 7/7/95) Aeronave e/ou trem de pouso (típica) Simples (ou roda simples) Duplo (ou roda dupla) (Inclui C-130) Duplo tandem (inclui 757; 767 e A-300) 747; DC-10; e L-1011 Peso bruto da aeronave (lb) Profundidade compactada, em polegadas (in), na energia modificada, a partir da superfície do subleito Solos não coesivos Solos coesivos Grau de compactação (%) Grau de compactação (%) a 8 8 a a a 44 0 a 6 6 a 9 9 a a a a a a 48 0 a 6 6 a 9 9 a a a a a a 52 0 a 6 6 a a a a a a a 50 0 a 6 6 a a a a a a a 55 0 a 6 6 a a a a a a a 60 0 a 7 7 a a a a a a a 69 0 a 9 9 a a a a a a a 49 0 a 6 6 a a a a a a a 56 0 a 6 6 a a a a a a a 63 0 a 7 7 a a a a a a a 76 0 a 9 9 a a a a a a a 70 0 a 8 8 a a a a a a a 76 0 a 9 9 a a a a a a a 76 0 a 9 9 a a a 36 Em que: Peso bruto da aeronave é o Peso Máximo de Decolagem da Aeronave (ou Gross Aircraft Weight) em libras.

88 OBS. Notas relacionas a Tabela 3.1: a) Solos não coesivos são solos com Índice de Plasticidade (IP) menor que 6; b) No caso de aeronaves com peso bruto intermediários aos mostrados na Tabela 3.1 use uma interpolação linear para encontrar a profundidade de compactação a partir da superfície do subleito; c) 1 in = 2,54 cm; d) 1 lb = 1 libra = 0,454 kg; e e) De acordo com Delate (2008), o desvio de umidade em torno do teor ótimo, que é aceitável nos projetos é de ± 2% em torno do teor de umidade ótimo. Exemplo de utilização da Tabela 3.1. No caso de uma aeronave Boeing 747 de libras, e solo do subleito coesivo, a compactação do subleito, com base na Tabela 3.1, se dará do seguinte modo: a) De 36 in a 27 in de profundidade, a contar da superfície final do subleito, o solo será compactado com grau de compactação de 80% do Proctor modificado; b) De 27 in a 18 in de profundidade, a contar da superfície final do subleito, o solo será compactado com grau de compactação de 85% do Proctor modificado; c) De 18 in a 9 in de profundidade, a contar da superfície final do subleito, o solo será compactado com grau de compactação de 90% do Proctor modificado; e d) De 9 in a 0 in de profundidade a contar da superfície final do subleito, o solo será compactado com grau de compactação de 95% do Proctor modificado. Para a Federal Aviation Administration (FAA), o solo do subleito de pavimento para pista de aeroporto deve apresentar expansão menor que 3%, medida em ensaio CBR. No caso de solos de subleito de pavimentos para pistas de aeroportos, que apresentem uma expansão maior que 3%, medida no ensaio CBR (Califórnia Bearing Ratio) na energia normal, deve-se realizar um dos seguintes tratamentos no solo do subleito: i) Remoção do solo expansivo e substituição por outro solo; ii) Estabilização do solo (com cal, ou outros agentes estabilizantes); e iii) Utilização de um processo compactação especial. OBS. Uma drenagem adequada é de suprema importância, quando ocorrem solos expansivos no subleito. Tabela 3.2 mostra alguns tratamentos para solos expansivos localizados em subleitos de pavimentos de pistas de aeroportos (FAA). 19

89 20 Tabela Alguns tratamentos para solos expansivos localizados em subleitos de pavimentos de pistas de aeroportos (FAA - AC/150/5320-6D - 7/7/95) Potêncial de expansão do solo Expansão medina no ensaio CBR (%) Baixo de 3% a 5% Médio de 6% a 10% Possibilidade de variação de umidade no solo Baixa Alta Baixa Alta Baixa Tratamento dado ao solo Compactar o solo em torno de +2% a +3% do teor de umidade ótimo do solo, e com um peso específico seco não maior que 90% do valor máximo. Estabilizar o solo até a profundidade mínima de 6 in. Estabilizar o solo até a profundidade mínima de 12 in. Estabilizar o solo até a profundidade mínima de 12 in. Estabilizar o solo até a profundidade mínima de 12 in. Remover o solo expansivo e substitur por solo não expansivo. Alto Acima de 10% Alta Levantar o grade do pavimento e aterrar o solo expansivo com um solo não expansivo até no mínimo 36 in abaixo da camada do pavimeto. Estabilizar o solo até a profundidade mínima de 36 in. OBSERVAÇÕES RELACIONADAS À TABELA 3.2: a) Na determinação da variação de umidade no solo deve ser considerada a proximidade do lençol freático do solo do subleito, e probabilidade das variações do lençol freático, e das fontes da umidade (por exemplo: variação da umidade no subleito devido a má drenagem nas proximidades da pista); b) Quando o controle da expansão é empregado pela compactação em torno da umidade ótima e no peso específico reduzido a cerca de 90% do valor máximo; Então, no projeto o CBR do subleito deve ser baseado nestes novos parâmetros de maior umidade e menor peso específico; e c) 1 in = 1 polegada = 2,54 cm Base e subbase do pavimento para pista de aeroportos i) Materiais para bases e subbases de pavimentos para pistas de aeroportos Para materiais de base e subbase de pavimentos de pistas de aeroportos, tem-se que: a) O material da base deve possuir um valor de CBR mínimo igual a 80%. e b) Para subbase o CBR deverá se maior ou igual a 20%.

90 Para materiais empregados na construção de bases e subbases de pavimentos de aeroportos nos EUA (Estados Unidos da América), a norma ASTM D 2940 (1992) recomenda as composições granulométricas da Tabela 3.3; Contudo, para os materiais que se enquadrarem na Tabela 3.3, tem-se que: a) A fração de material que passa na peneira número 40 deve possuir LL 25% e IP 4%; b) A quantidade de material que passa na peneira número 200 não deve exceder a 60% da quantidade que passa na peneira número 30; e c) O material que passa na peneira de malha 4,8 mm deve apresentar um equivalente de areia maior que 35%. 21 Tabela Granulometria recomendada para materiais empregados na construção de bases e subbases de pavimentos de aeroportos nos EUA Tolerância Tipos de peneiras % em peso que passa % em peso que passa (malhas) Bases Subbases Bases Subbases 2 in. (50,0 mm) e 1/2 in. (37,5 mm) 95 a a /4 in. (19,0 mm) 70 a 92 Não definido 8 Não definido 3/8 in. (9,5 mm) 50 a 70 Não definido 8 Não definido N. o 4 (4,75 mm) 35 a a N. o 30 (0,6 mm) 12 a 25 Não definido 5 Não definido N. o 200 (0,075 mm) 0 a 8 0 a OBS. Pela norma brasileira pedra britada deve apresentar abrasão Los Angeles menor ou igual a 40% (LA 40%). ASHFORD e WRIGHT (1979) apontam alguns materiais, que podem ser utilizados em bases de pavimentos de aeroportos, tais como bases de: Macadame hidráulico, com CBR 100%; Macadame seco, com CBR 100%; Brita graduada, com CBR 100%; e Agregado estabilizado (com cimento ou outros), com CBR 80%. Para HORONJEFF (1966) a pedra britada pode ser utilizada como base pavimento de pista de aeroportos desde que apresente CBR maior ou igual a 80% (CBR 80%). OBS. De acordo com o U.S. Corps of Engineers (apud HORONJEFF, 1966), os materiais da base e subbase de pavimentos de aeroportos devem ser compactados na Energia Modificada de Proctor.

91 22 ii) Valor mínimo de espessura para bases de pavimentos de aeroportos Após o dimensionamento da base do pavimento da pista do aeroporto pelo método da Federal Aviation Administration (FAA) AC/150/5320-6D (7/7/95), não se admite valores de espessuras de base menores dos apresentados na Tabela 3.4. A Tabela 3.4 mostra a espessura mínima da base para vários tipos de aeronaves e/ou trem de pousos, com base no peso máximo de decolagem da aeronave. Tabela Espessura mínima da base para vários tipos de aeronaves e/ou trem de pousos, com base no peso máximo de decolagem da aeronave Aeronave e/ou trem de pouso (típica) Peso Máximo de Decolagem da Aeronave (lb) Espessura mínima da BASE do pavimento (in) Espessura mínima da BASE do pavimento (cm) Simples (ou roda simples) Duplo (ou roda dupla) Duplo tandem a a a a a a Boeing 757 e a DC-10 e L a Boeing 747 C a a a a Em que: Peso bruto da aeronave é o Peso Máximo de Decolagem da Aeronave (ou Gross Aircraft Weight) em libras Camada asfáltica do pavimento da pista do aeroporto A camada asfáltica do pavimento da pista do aeroporto de rolamento deve: a) Evitar a penetração da água na base do pavimento; b) Prover uma superfície macia e bem aderida (ou com partículas bem ligadas) livre de partículas soltas, as quais podem por em perigo o avião ou as pessoas; c) Resistir às tensões de cisalhamento causadas pelo carregamento da aeronave; d) Fornecer uma textura antiderrapante; e e) Não deve causar prejuízos aos pneus da aeronave. Atende plenamente as exigências apresentadas anteriormente, os CAUQ(s) dosados conforme a Tabela 3.5, que foi elaborada com base na norma FAA - AC.150/ F - 30/09/2011.

92 Tabela Parâmetros de dosagem para os CAUQ(s) utilizados em pista de asfalto de aeroportos (FAA - AC.150/ F - 30/09/2011) 23 Parâmetros considerados na dosagem Marshall Pista de asfalto para aeronaves com pesso total (ou bruto) de lb ou mais; ou pressão no peneu de 100 PSI ou mais Pista de asfalto para aeronaves com pesso total (ou bruto) de menos que lb; ou pressão no peneu de menos que 100 PSI Número de golpes por face do corpo-de-prova Estabilidade Marshall em N (ou kgf); valor mínimo N (ou 975 kgf) 6005 N (ou 613 kgf) Fluência em mm (ou in); faixa aceitável. Porcentagem de vazios com ar na mistura asfáltica; faixa aceitável Porcentagem mínima de vazios do agregado mineral Sendo: 1 PSI = 1 lb/in 2 = 7 kpa; 1 in = 2,54 cm; 2,5 a 3,5 mm (ou 0,10 a 0,14 in) 2,5 a 4,5 mm (ou 0,10 a 0,18 in) 2,8 a 4,2 % 2,8 a 4,2% 16% para diâmetro máximo do agregado igual a 12,5 mm 15% para diâmetro máximo do agregado igual a 19,0 mm 14% para diâmetro máximo do agregado igual a 25,0 mm 13% para diâmetro máximo do agregado igual a 37,5 mm 1 kgf = 9,81 N; 1 lb = 0,454 kgf OBS. Em áreas de manutenção e abastecimento das aeronaves deve ser providenciada uma superfície de pavimento resistente aos solventes; Por exemplo: nestas áreas o pavimento deve ser de concreto de cimento Portland. 3.2 Trens de pouso de aeronaves O conhecimento dos tipos de trens de pouso das aeronaves é indispensável para realização do dimensionamento de pavimentos de pistas de aeroportos. A evolução dinâmica que é comum para maioria das estruturas de engenharia, também ocorre nos trens de pouso, ao longo dos anos, por isso existem diferentes tipos de trens de pouso para os diferentes tipos de aeronaves. O trem de pouso principal de uma aeronave é aquele que absorve a maior parte do carregamento da aeronave. De acordo com GOLDNER (2010), 95% do peso bruto da aeronave é absorvido (ou suportado) pelo trem de pouso principal. A Figura 3.1 ilustra que 95% da concentração do carregamento de uma aeronave ocorre no trem de pouso principal.

93 24 Figura % da concentração do carregamento de uma aeronave ocorre no trem de pouso principal A Figura 3.2 ilustra o esquema do trem de poso principal: tipo simples, tipo duplo (ou roda dupla), tipo duplo tandem e tipo duplo duplo tandem. Figura Esquema do trem de poso principal: tipo simples, tipo duplo (ou roda dupla), tipo duplo tandem e tipo duplo duplo tandem 3.3 Critical areas and noncritical areas (áreas criticas e áreas não criticas De acordo com Delatte (2008) a Federal Aviation Administration (FAA) define as áreas críticas e não críticas do pavimento da pista do aeroporto do seguinte modo:

94 A área crítica (critical areas) inclui o pavimento da pista de trânsito (ou rodagem, ou taxiamento) da aeronave dentro do aeroporto, e também a parte central do pavimento da pista do aeroporto, que serve para decolagens e aterrissagens. A área não crítica (noncritical areas) inclui as bordas ou as extremidades do pavimento da pista do aeroporto, que serve para decolagens e aterrissagens. Na área não crítica a espessura do pavimento pode ser reduzida em 10% Dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration (FAA) AC/150/5320-6D - 7/7/95 A vida de projeto de um pavimento projetado pelo método da FAA é cerca de 20 anos Roteiro básico de dimensionamento pelo método da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95 Os principais passos para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration (FAA) são os que se seguem: 1. o (primeiro) passo: Determinar o volume de tráfego anual de decolagens, ou Departures ou partidas das aeronaves, que utilizarão o pavimento da pista do aeroporto; 2. o (segundo) passo: Determinar o Peso Máximo de Decolagem da Aeronave, ou Gross Aircraft Weight ou peso bruto da aeronave (libras) das aeronaves, que utilizarão o pavimento do aeroporto; 3. o (terceiro) passo: Determinar a configuração do trem de pouso das aeronaves, que utilizarão o pavimento da pista do aeroporto; 4. o (quarto) passo: Determinar a Capacidade de Suporte do subleito ou Índice de Suporte Califórnia (CBR) do solo subleito do pavimento do futuro aeroporto; 5. o (quinto) passo: Determinar a Capacidade de Suporte do material da subbase ou Índice de Suporte Califórnia (CBR) da subbase do pavimento do futuro aeroporto; 6. o (sexto) passo: Utilizar os ábacos de dimensionamento da Federal Aviation Administration (FAA), e determinar a espessura total de pavimento para cada aeronave, que utilizará a pista do aeroporto; 7. o (sétimo) passo: Determinar a maior espessura de pavimento, com base nas várias aeronaves, que utilizarão o pavimento da pista do aeroporto;

95 26 8. o (oitavo) passo: Determinar o Fator de Trem de Pouso (FTP) de cada aeronave, que utilizará o pavimento da pista do aeroporto, em relação ao trem de pouso da aeronave principal de projeto (ou aeronave para a qual se obteve a maior espessura de pavimento). A Tabela 3.6 mostra os Fatores de Trem de Pouso (FTP), que servem para transformar o número anual de decolagens de uma aeronave com um tipo de trem de pouso, para o número anual de decolagens correspondente a uma aeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto. Tabela Fatores de Trem de Poso, que servem para transformar o número anual de decolagens de uma aeronave com um tipo de trem de pouso, para o número anual de decolagens correspondente a uma aeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto TREM DE POUSO (AERONAVE EM ANÁLISE) TREM DE POUSO (AERONAVE PRINCIPAL DE PROJETO) FATOR DE TREM DE POUSO = FTP (MULTIPLICAR O NÚMERO ANUAL DE PARTIDAS OU DECOLAGENS DA AERONAVE EM ANÁLISE POR) Roda simples Roda simples 1,00 Roda simples Roda dupla 0,80 Roda simples Duplo tandem 0,50 Roda simples Duplo duplo tandem 0,50 Roda dupla Roda simples 1,30 Roda dupla Roda dupla 1,00 Roda dupla Duplo tandem 0,60 Roda dupla Duplo duplo tandem 0,60 Duplo tandem Roda simples 2,00 Duplo tandem Roda dupla 1,70 Duplo tandem Duplo tandem 1,00 Duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00 Duplo duplo tandem Roda simples 2,00 Duplo duplo tandem Roda dupla 1,90 Duplo duplo tandem Duplo tandem 1,00 Duplo duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00 9. o (nono) passo: Para cada aeronave, que utilizará o pavimento do aeroporto, determinar o valor do R2 (ou o número anual de decolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave principal de projeto); OBS(s). a) Exemplos do cálculo do valor de R2 para as aeronaves, que utilizarão o pavimento de um aeroporto a ser construído, serão dadas na próxima aula, através da resolução de um exercício. b) R2 (da aeronave) = FTP. (Número anual de partidas da aeronave em análise) 10. o (décimo) passo: Para cada aeronave, que utilizará o pavimento da pista do aeroporto, determinar o valor do W2 (ou a carga por roda do trem de pouso principal da aeronave);

96 A Tabela 3.7 mostra as equações para obtenção da carga por roda do trem de pouso principal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA). 27 Tabela Equações para obtenção da carga por roda do trem de pouso principal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA) Trem de pouso principal da aeronave (Tipo) W2 (ou carregamento por roda do trem de pouso principal da aeronave) (libras) Eq. Simples W2 = (0,95.PMDA)/2 (3.1) Duplo W2 = (0,95.PMDA)/4 (3.2) Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/8 (3.3) Duplo Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/16 (3.4) PMDA = Peso Máximo de Decolagem da Aeronave OBS. Exemplos do cálculo do valor de W2 para as aeronaves, que utilizarão o pavimento de um aeroporto a ser construído, serão dadas na próxima aula, através da resolução de um exercício. 11. o (décimo primeiro) passo: Determinação do valor de R1 para cada aeronave, que utilizará o pavimento do futuro aeroporto, em que R1 é um número equivalente de decolagens anual correspondente à aeronave principal de projeto, o qual é obtido para cada aeronave em análise que usará a pista. O número equivalente decolagens anual correspondente à aeronave principal de projeto é obtido pela seguinte equação: R1 1/ 2 Log(R2)x(W2/ W1) 10 (3.5) em que: R1 = número anual de decolagens no aeroporto correspondente à aeronave principal de projeto (obtido com base em cada aeronave em análise); R2 = número anual de decolagens no aeroporto de uma aeronave em análise, o qual é expresso em trem de pouso da aeronave principal de projeto; W1 = Carga da roda da aeronave principal de projeto (libras); e W2 = Carga da roda da aeronave em análise, que atuará no aeroporto (libras).

97 28 OBS. W1 ou carga da roda da aeronave principal de projeto (em libras) é obtida de forma similar como se obtém W2 (Tabela 3.7); Contudo, é utilizada apenas uma equação, a qual corresponde ao trem de pouso principal da aeronave principal de projeto. 12. o (décimo segundo) passo: Determinação do valor de R1(total), em que R1(total) equivale ao total das decolagens anual, que ocorrem no aeroporto e são correspondentes às decolagens anual da aeronave principal de projeto. O cálculo de R1(total) corresponde ao somatório de todas as decolagens anual equivalentes às decolagens da aeronave principal de projeto, que ocorrerão no pavimento do aeroporto. O valor de R1(total) é obtido pela seguinte equação: R1(total) i i n 1 R1 i (3.6) em que: R1(total) = somatório dos valores dos R1 das aeronaves, que varia do R1 da aeronave número 1, até o R1 da aeronave número n; R1(total) equivale ao total das decolagens anual, que ocorrem no aeroporto e são correspondentes às decolagens da aeronave principal de projeto; e R1 i = número anual de decolagens no aeroporto correspondente à aeronave principal de projeto (para cada aeronave i em análise). OBS. Exemplos do cálculo do valor de R1 para as aeronaves em análise e do R1(total) para a aeronave de projeto serão dadas na próxima aula, através da resolução de um exercício. 13. o (décimo terceiro) passo: Finalmente, é dimensionado o pavimento do aeroporto com base: a) No R1(total) da aeronave de projeto; b) No peso máximo de decolagem da aeronave de projeto; c) No tipo de trem de pouso da aeronave de projeto; d) No CBR do material da subbase; e c) No CBR do material subleito Equações para obtenção das espessuras de pavimentos flexíveis de aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95 A Figura 3.3 apresenta o croqui (ou esquema) comumente empregado no dimensionamento das camadas de pavimentos flexíveis de aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration.

98 29 Figura Croqui (ou esquema) comumente empregado no dimensionamento das camadas de pavimentos flexíveis de aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration Considerando-se o croqui anterior, Figura 3.3, as equações para o dimensionamento do pavimento flexível da pista do aeroporto são: T1 ECA Hb (3.7) T2 ECA Hb Hsb (3.8) em que: T1 = espessura do pavimento a partir da subbase (in); T2 = espessura do pavimento a partir do subleito (in); ECA = espessura da camada asfáltica (in); Hb = espessura da base (in); e Hsb = espessura da subbase (in). i) Obtenção do valor de T1 (ou espessura do pavimento a partir da subbase) e da ECA (ou espessura da camada asfáltica) Os valores de T1 (ou espessura do pavimento a partir da subbase) e ECA (ou espessura da camada asfáltica) do pavimento podem ser obtido com base nos seguintes elementos: a) Com base no número de partidas (ou decolagens) anual da aeronave de projeto (ou departures); b) Com base no CBR do material da subbase do pavimento; c) Com base no Peso Máximo de Decolagem da Aeronave de projeto (ou Gross Aircraft Weight) em libras;

99 30 d) Com base no tipo de trem de pouso da aeronave de projeto; e e) Com base em um dos ábacos de dimensionamento da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95. Uma vez obtidos os valores de T1 e ECA; Então, com base na equação (3.7), anterior, é determinada o Hb (ou espessura da base). No dimensionamento, o ábaco da Federal Aviation Administration fornece o valor da ECA (espessura da camada asfáltica ou thickness hot mix asphalt). ii) Obtenção do valor de T2 (ou espessura do pavimento a partir da subleito) Os valores de T2 (ou espessura do pavimento a partir do subleito) podem ser obtido com base: a) No número de partidas (ou decolagens) anual da aeronave de projeto (ou departures); b) No CBR do material do subleito do pavimento; c) No Peso Máximo de Decolagem da Aeronave de projeto (ou Gross Aircraft Weight) em libras; d) No tipo de trem de pouso da aeronave de projeto; e e) Em um dos ábacos de dimensionamento da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95. Uma vez obtido o valor de T2; Então, com base na equação (3.8), anterior, é determinada o Hsb (ou espessura da subbase). No dimensionamento, o ábaco da Federal Aviation Administration fornece o valor da ECA (espessura da camada asfáltica ou thickness hot mix asphalt) Ábacos para obtenção das espessuras de pavimentos flexíveis de aeroportos pelo método da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95 Neste tópico são apresentados alguns ábacos para o dimensionamento de pavimentos flexíveis de aeroportos pelo método Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95. Os ábacos da Federal Aviation Administration fornecem a espessura total do pavimento e da camada de asfalto (thickness hot mix asphalt) em função: a) Do número de partidas (ou decolagens) anual da aeronave de projeto (ou departures); b) Do CBR do material, que o pavimento se apoia; c) Do Peso Máximo de Decolagem da Aeronave de projeto (ou Gross Aircraft Weight) em libras; e d) Do tipo de trem de pouso da aeronave de projeto. A Figura 3.4 mostra o ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Simples (ou Roda Simples).

100 31 Figura Ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Simples (ou Roda Simples) No ábaco da Figura 3.4, tem-se que o pavimento em área crítica (critical areas) tem maior espessura de camada asfáltica.

101 32 A Figura 3.5 mostra uma aeronave modelo DC-3, fabricada pela empresa Douglas dos EUA; Tal aeronave possui Trem de Pouso Simples (ou Roda Simples). Seu primeiro vôo foi em 1935, e sua capacidade de transporte é de 21 passageiros. Figura Aeronave com Trem de Pouso Simples (ou Roda Simples), modelo DC-3, fabricada pela empresa Douglas dos EUA A Figura 3.6 mostra o ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo (ou Roda Dupla). No ábaco da Figura 3.6, tem-se que o pavimento em área crítica (critical areas) tem maior espessura de camada asfáltica.

102 Figura Ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo (ou Roda Dupla) 33

103 34 A Figura 3.7 mostra uma aeronave modelo DC-6, fabricada pela empresa Douglas dos EUA; Tal aeronave possui Trem de Pouso Duplo (ou Roda Dupla). Seu primeiro vôo foi em 1946, e sua capacidade de transporte é de até 90 passageiros. Figura Aeronave com Trem de Pouso Duplo (ou Roda Dupla), modelo DC- 6, fabricada pela empresa Douglas dos EUA A Figura 3.8 mostra uma foto do ATR - 72, que é uma aeronave fabricada pela empresa francesa ATR (Avions de Transport Regional), com capacidade para até 72 passageiros; Seu primeiro vôo foi em 1988, e seu Peso Máximo de Decolagem é libras, ainda, destaca-se que: O trem de pouso principal da aeronave ATR - 72 é do tipo duplo; Pode-se utilizar o ábaco da FAA para dimensionar pistas para esta aeronave, mas é necessário considerar que seu peso de decolagem seja majorado para libras, que é o menor valor de Peso Máximo de Decolagem do ábaco da FAA para tem de poso tipo duplo; e Aeronaves modelo ATR - 72 operam regulamente no aeroporto Pedro Otacílio de Figueiredo de Vitória da Conquista - BA (Viana, 2012).

104 35 Figura Aeronave com Trem de Pouso Duplo (ou Roda Dupla), do modelo ATR - 72, fabricada pela empresa ATR (Avions de Transport Regional) da França A Figura 3.9 mostra o ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo Tandem. OBS. Este ábaco para Trem de Pouso Duplo Tandem é válido para a maioria das aeronaves que possuem Trem de Pouso Duplo Tandem, exceto para as aeronaves tipo L e L , as quais, mesmo apresentando Trem de Pouso Duplo Tendem, possui um ábaco de dimensionamento especial. No ábaco da Figura 3.9, tem-se que o pavimento em área crítica (critical areas) tem maior espessura de camada asfáltica.

105 36 Figura 3.9 Ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo Tandem

106 A Figura 3.10 mostra uma aeronave modelo 707, fabricada pela empresa Boeing dos EUA; Tal aeronave possui Trem de Pouso Duplo Tandem. Seu primeiro vôo foi em 1954, e sua capacidade de transporte é de até 189 passageiros. 37 Figura Aeronave com Trem de Pouso Duplo Tandem, modelo 707, fabricada pela empresa Boeing dos EUA A Figura 3.11 mostra o ábaco especial para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves L e L com Trem de Pouso Duplo Tandem. No ábaco da Figura 3.11, tem-se que o pavimento em área crítica (critical areas) tem maior espessura de camada asfáltica.

107 38 Figura Ábaco especial para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves L e L com Trem de Pouso Duplo Tandem

108 A Figura 3.12 mostra uma aeronave modelo L , fabricada pela empresa Lockheed dos EUA; Tal aeronave possui Trem de Pouso Duplo Tandem. Seu primeiro vôo foi em 1975, e sua capacidade de transporte é de até 400 passageiros. 39 Figura Aeronave com Trem de Pouso Duplo Tandem, modelo L , fabricada pela empresa Lockheed dos EUA A Figura 3.13 mostra o ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo Duplo Tandem (Tipo Boeing 747 e outras aeronaves). No ábaco da Figura 3.13, tem-se que o pavimento em área crítica (critical areas) tem maior espessura de camada asfáltica.

109 40 Figura Ábaco para o dimensionamento de pavimentos flexíveis para aeronaves com Trem de Pouso Duplo Duplo Tandem (Tipo Boeing 747 e outras aeronaves)

110 A Figura 3.14 mostra uma aeronave modelo 747, fabricada pela empresa Boeing dos EUA; Tal aeronave possui Trem de Pouso Duplo Duplo Tandem. Seu primeiro vôo foi em 1969, e sua capacidade de transporte é de até 585 passageiros. 41 Figura Aeronave com Trem de Pouso Duplo Duplo Tandem, modelo 747, fabricada pela empresa Boeing dos EUA OBS. Existem mais alguns ábacos de dimensionamento na norma Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95, os quais serão fornecidos aos alunos em forma de arquivos pdf Espessura mínima do pavimento para número de partidas anual maior que Segundo a Federal Aviation Administration, no caso do número de decolagens ou partidas (ou departures) anual com a aeronave exceder a decolagens; Então, a espessura total de projeto do pavimento deve ser aumentada com base na Tabela 3.8. Destaca-se que o aumento a ser feito no pavimento, com base na Tabela 3.7, é distribuído da seguinte forma: a) Inicialmente, é feito o aumento de uma polegada (2,54 cm) na superfície de rolamento de concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ); e b) Finalmente, o aumento restante na espessura do pavimento é distribuído de forma proporcional para a base e subbase.

111 42 Tabela Espessura mínima do pavimento no caso do número de partidas ou decolagens (departures) anual com a aeronave exceder a (Federal Aviation Administration) Número de decolagens (ou departures) anuais Espessura mínima do PAVIMENTO do aeroporto (cm) a a a a OBS. Um exemplo da distribuição proporcional da espessura será dado através de um exercício em outra aula. Referências bibliográficas AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM d Standard Specification for graded aggregate materials for bases or subbases for highways or airports. Philadaphia, ASHFORD, N.; WRIGHT, P. H. Airport engineerig. New York: John Wiley & Sons, p BALBO, J. T. Pavimentação asfáltica - materiais, projeto e restauração. São Paulo - SP: Oficina de textos, p. BARROS, S. T.; PREUSSLER, E. S. Metodologia para projeto de pavimentos urbanos. 1.o parte - Método de dimensionamento. São Paulo - SP: Companhia Metropolitana de São Paulo S. A BUENO, B. S.; VILAR, O. M. Mecânica dos solos. Apostila 69. Viçosa - MG: Universidade Federal de Viçosa, p. COSTA, P. S.; WELLINGGTON, C. F. Estradas estudos e projetos. Salvador - BA: Coleção pré-textos, p. DELATTE N. Concrete pavement design, conservation and performance. New York - Taylor & Francis, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Manual de pavimentação. 2. ed., Rio de janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Método de projeto de pavimentos flexíveis. 3. ed., Rio de Janeiro, 1981.

112 DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. ES 303. Pavimentação: base estabilizada granulometricamente. Rio de Janeiro, FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION AC/150/5320-6D - 7/7/95 Airport pavement design and avaluation FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION AC. 150/ F Standards for specifying construction of airports. 30/09/2011. GOLDNER L. G. Apostila de Aeroportos Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC. Departamento de Engenharia Civil, p. HORONJEFF R. Aeroportos planejamento e projeto. Rio de Janeiro - RJ: Livro técnico S. A., p. (apenas figuras) LIMA, D. C.; RÖHM, S. A.; BUENO. Tópicos em estradas. Apostila 205. Viçosa - MG: Universidade Federal de Viçosa, p. MARTELL, W. D. Dimensionamento de pavimento aeroportuário: Análise mecanística com o software Alizé. Trabalho de conclusão de curso. Porto Alegre - RS: Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRS), p. MEDINA, J. M. Mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro - RJ: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), p. NOGAMI, J. S.; VILLIBOR D. F. Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos. São Paulo - SP: Vilibor, p. PORTÃO, S. B. Coletânea de legislação de trânsito - código de trânsito brasileiro anotado. São Carlos - SP: [s.n], p. SOUZA, M. L. Pavimentação rodoviária. 2. ed., Rio de Janeiro - RJ: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., p. VIANA, H. M. F. Pesquisa de campo - dados de aeronaves que pousam regulamente no aeroporto de Vitória da Conquista Bahia. Outubro de

113 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 9) Helio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da aula prática Exercícios relacionados à construção da camada de base de pavimentos, ao cálculo de N, e ao cálculo do acréscimo de espessura em pavimento flexível de pista de aeroporto, quando o número de decolagens for maior que decolagens anual.

114 2 1. o ) Em um projeto de pavimento flexível, tem-se que a espessura da base compactada deverá ser de 20 cm; Sabendo-se, de antemão, que: a) O peso específico seco do solo compactado na pista, o qual será usado como base no pavimento = 1,80 g/cm 3 ; e b) O peso específico seco do solo da jazida solto na pista, o qual será utilizado para construir a base do pavimento = 1,40 g/cm 3. Pergunta-se: qual deverá ser a espessura da camada de solo da jazida solto na pista, antes de ser compactado, para se obter uma base compactada de pavimento com espessura de 20 cm. Resposta: A espessura da camada de solo da jazida solto na pista, antes de ser compactado, para construção da base compactada do pavimento com espessura final igual a Ec será: C Es Ec. (1.1) S em que: Es = espessura da camada de solo da jazida solto na pista, antes de ser compactado (cm); Ec = espessura da camada de solo compactado na pista, que corresponde à espessura da camada de base prevista no projeto (cm); C = peso específico seco do solo compactado na pista, o qual será usado como base no pavimento (g/cm 3 ); e S = peso específico seco do solo da jazida solto na pista, o qual será utilizado para construir a base do pavimento (g/cm 3 ). Então: 1,80 Es ,71 1,40 cm 2. o ) Para construção de uma base de um pavimento, sabendo-se que: a) A largura da base compactada na pista = 9,00 m; b) O comprimento do trecho de pista onde será construída a base do pavimento = 12 Km = m; c) A espessura da camada de solo da jazida solto na pista para construção da base, antes de ser compactado = 0,2571 m; e d) A capacidade de um caminhão caçamba, que transporta o solo da jazida para pista para construção da base = 10 m 3 /viagem. Diante do exposto: pergunta-se: i) Quantas viagens deverão ser realizadas pelo caminhão caçamba para construção da base da rodovia, em questão?

115 3 ii) Qual deverá ser o espaçamento de descarga de solo do caminhão caçamba na pista, ou seja, qual é o espaçamento entre um descarregamento de solo na pista e outro descarregamento de solo na pista feito pelo caminhão caçamba? Respostas: i) Determinação do número de viagens com o caminhão caçamba para construção da base da rodovia. O número de viagens com o caminhão caçamba para construção da base da rodovia é dado pela seguinte equação: Vs Nv (2.1) q em que: Nv = número de viagens dadas com o caminhão caçamba para construção da base do pavimento (viagens); Vs = volume de solo solto na pista para construção da base do pavimento no trecho de pista em estudo (m 3 ); e q = capacidade de um caminhão caçamba, que transporta o solo da jazida para pista para construção da base (m 3 /viagem). Sabe-se que o volume de solo solto na pista para construção da base do pavimento no trecho em estudo é obtido pela seguinte equação: Vs Es.B.Lb (2.2) em que: Vs = volume de solo solto na pista para construção da base do pavimento no trecho de pista em estudo (m 3 ); Es = espessura da camada de solo da jazida solto na pista, antes de ser compactado (m); B = largura da camada de base do pavimento (m); e Lb = comprimento do trecho de base a ser construído (m). Logo, tem-se que: Vs (0,2571).(9).(12.000) m Como a capacidade do caminhão é 10 m 3 /viagem; Então, o número de viagens de caminhão caçamba para construir a base será: 3 Nv Vs m q 10 m 3 viagem viagens

116 4 ii) Determinação do espaçamento de descarga de solo do caminhão na pista, ou seja, o espaçamento entre um descarregamento de solo na pista e outro descarregamento de solo na pista feito pelo caminhão caçamba. O espaçamento entre o descarregamento de um caminhão de solo na pista, e outro descarregamento de um caminhão de solo na pista é dado pela seguinte equação: Lb E (2.3) Nv em que: E = espaçamento de descarregamento do caminhão caçamba com o solo para construção da base na pista (m/viagem); Lb = comprimento do trecho de base a ser construído (m); e Nv = número de viagens dadas com o caminhão caçamba para construção da base do pavimento (viagens). Então, E Lb Nv ,32 m / viagem OBS. Considerações finais, quanto ao processo de construção da base. Após o preparo do subleito, reforço do subleito ou da camada de subbase, deve iniciar-se a importação do solo escolhido para a execução da base. O confinamento do material da base pode ser feito por meio de formas, mas com altura suficiente para conter esse material solto, devendo as formas serem assentadas seguindo os alinhamentos e os nivelamentos previstos no projeto. Para resistirem aos esforços horizontais resultantes da passagem das máquinas, essas formas deverão ser escoradas na face externa, por pequenos aterros. 3. o ) Calcule o valor do N (número de solicitações do eixo de 8,2 ton) para projetar um pavimento, considerando-se um período de projeto (P) com um alcance de 15 anos, e que de acordo com o estudo da Engenharia de Tráfego, tem-se que: a) O volume médio diário de tráfego em um sentido, no ano de abertura da rodovia, igual a 350 veículos; b) Fator de carga (FC) igual a 1,65; e c) Fator de eixos (FE) igual a 1,98. OBS(s). i) Face aos resultados de pesquisas desenvolvidas pelo IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias), adote para o cálculo de N um fator climático regional igual a 1,00; e ii) No cálculo do volume total do tráfego (Vt), utilize volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P de projeto (Vm), com um crescimento do tráfego à taxa t = 12 % anual em progressão aritmética.

117 5 Resposta: i) O valor de N é calculado com base na eq. (3.1) N Vt.FE.FC.FR Vt.FV.FR (3.1) em que: N = número de solicitações do eixo de 8,2 ton, no período de projeto; Vt = volume total do tráfego (veículos); FC = fator de carga; FE = fator de eixos; FV = FC.FE = fator de veículos; e FR = fator climático regional. ii) Cálculo do volume total do tráfego (Vt) Volume total de tráfego em um sentido, durante (ao longo) o período de projeto, para um crescimento do tráfego à taxa t(%) anual em progressão aritmética, será: Vt 365.P.Vm (3.2) em que: Vt = volume total do tráfego em um sentido, durante o período P (veículos); P = período de projeto (anos); e Vm = VMD = volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P (veículos). Sendo que: o volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P, para um crescimento do tráfego à taxa t(%) anual em progressão aritmética, será: Vm VMD V1. 2 ((P -1).t /100) 2 (3.3) em que: Vm = VMD = volume médio diário de tráfego em um sentido, após o período P de projeto (veículos); V1 = volume médio diário de tráfego em um sentido, no ano de abertura da rodovia (veículos); P = período de projeto (anos); e t = taxa de crescimento anual do tráfego (%). Logo: Vm VMD ((15-1).12 /100) veículos

118 6 Assim, tem-se: Vt 365. P.Vm veículos Finalmente: N Vt.FE.FC.FR ( ).(1,98).(1,65) ,3 1, solicitações 4. o ) A Figura 4.1 (fora de escala) mostra um pavimento flexível de uma pista de um aeroporto internacional, que foi dimensionado, com o ábaco da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95, para um número de decolagens ou partidas (departures) anual igual a Sabe-se que os ábacos da Federal Aviation Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95 são limitados a um número de decolagens anual igual a decolagens ou partidas (ou departures); Assim sendo, com base na Tabela 4.1, e no pavimento original da Figura 4.1, pede-se dimensionar as espessuras finais da camada asfáltica, da base e da subbase do pavimento flexível, do aeroporto em questão, para decolagens ou partidas anual. OBS. Destaca-se que o aumento a ser feito no pavimento, com base na Tabela 4.1, é distribuído da seguinte forma: a) Inicialmente, é feito o aumento de uma polegada (2,54 cm) na superfície de rolamento de concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ); b) Finalmente, o aumento restante na espessura do pavimento é distribuído de forma proporcional para a base e subbase; e c) 1 in = 1 polegada = 2,54 cm. Figura Pavimento flexível de uma pista de um aeroporto internacional, que foi dimensionado com o ábaco da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95 para um número de decolagens ou partidas (departures) anual igual a (fora de escala)

119 7 Tabela Espessura mínima do pavimento no caso do número de partidas ou decolagens (departures) anual com a aeronave exceder a (Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95) Número de decolagens (ou departures) anuais Espessura mínima do PAVIMENTO do aeroporto (cm) a a a a Resposta: i) Aspectos iniciais Espessura total projetada do pavimento flexível da pista do aeroporto, para decolagens, é igual a 33 in (83,8 cm), sendo: 4 in (10,2 cm) a espessura da camada asfáltica, 8 in (20,3 cm) a espessura da base, e 21 (54,3 cm) cm a espessura da subbase. Com base na Tabela 4.1, a espessura mínima de pavimento flexível para pista de aeroporto recomendada pela Federal Aviation Administration para decolagens é 110 cm. ii) Cálculo da espessura de pavimento a ser acrescentada no pavimento projetado inicialmente (para decolagens anual) A espessura a ser acrescentada no pavimento inicial é dada pela seguinte equação: A E MIN E O (4.1) Em que: A = espessura a ser acrescentada no pavimento projetado inicialmente (para decolagens anual) (cm); E MIN = espessura mínima para pavimento flexível de pista de aeroporto recomendada pela Federal Aviation Administration (FAA) para decolagens anual (cm); e E O = espessura total projetada, inicialmente, para o pavimento flexível da pista do aeroporto, para decolagens (cm). Logo, com base nos dados anteriores, tem-se que: A E MIN E O ,82 26,18 cm

120 8 iii) Distribuição da espessura a ser acrescentada no pavimento projetado inicialmente (para decolagens) Com base na norma da Federal Aviation Administration (FAA), a distribuição do aumento (ou acréscimo) no pavimento deve ser realizada do seguinte modo: a) Inicialmente, um aumento de uma polegada, ou 2,54 cm, para a superfície de rolamento de concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ); e b) Finalmente, o aumento restante na espessura do pavimento, a ser acrescentado, será distribuído de forma proporcional para a base e subbase. Então: 1. A espessura da camada asfáltica do pavimento do pavimento flexível original vai ser aumentada 2,54 cm, e passará de 10,16 cm para 12,7 cm; 2. Como dos 26,18 cm, para serem acrescentados ao pavimento flexível original (de decolagens), 2,54 cm foram acrescentados na camada asfáltica; Então, restaram 26,18 cm - 2,54 cm = 23,64 cm, para serem distribuídos, proporcionalmente, para base e para subbase. Assim sendo, aplicando-se regra de três simples, tem-se que: 73,66 cm (espessura total da base + subbase) 100% 20,32 cm (espessura da base) PHb (Porcentagem da espessura que a base representa, na soma da espessura total base + subbase.) Phb 20,32 *100 73,66 27,59% Logo, dos 23,64 cm restantes para base e subbase, tem-se que a base deverá receber um acréscimo correspondente a 27,59% dos 23,64 cm, o qual é obtido da seguinte forma: 23,64 cm (espessura total do acréssimo para base + subbase) 100% AHb cm (espessura de acréscimo para a base) 27,59% (Porcentagem da espessura que a base representa, na soma da espessura total base + subbase.) 23,64.27,59 AHb 6,52 cm 100 Diante do exposto, a base que possuía 20,32 cm inicialmente, com um acréscimo de 6,52 cm, passa a possuir 26,84 cm. Finalmente, como do total de 23,64 cm de acréscimos destinados, proporcionalmente, à base e a subbase 6,52 cm foi destinado à espessura da base; Então, sobraram para ser acrescentados à espessura da subbase 23,64 cm, menos o que foi destinado à base (que foi 6,52 cm), logo restou para subbase um acréscimo de 23,64 cm - 6,52 cm = 17,12 cm. Assim sendo, a subbase que possuía inicialmente 53,34 cm, com um acréscimo de 17,12 cm, passa a possuir 70,46 cm.

121 9 A Figura 4.2 mostra as espessuras finais (fora de escala) da camada asfáltica, da base e da subbase do pavimento flexível do aeroporto internacional projetado para partidas ou decolagens. Figura Espessuras finais da camada asfáltica, da base e da subbase do pavimento flexível do aeroporto internacional projetado para partidas ou decolagens (fora de escala) Referências Bibliográficas FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION AC/150/5320-6D - 7/7/95 Airport pavement design and avaluation Referências Bibliográficas SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Vol. 2. São Paulo - SP: Editora Pini, p.

122 1 Notas de aula de Pavimentação (parte 10) Helio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da aula Dimensionamento de pavimentos flexíveis de pistas de aeroporto pelo método da Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95). 1. o ) Pede-se dimensionar um pavimento flexível pelo método da Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), sedo os seguintes dados fornecidos para o dimensionamento: i) Considerar a parte do aeroporto situada em área crítica; ii) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = lb; iii) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave B); iv) Movimento anual no aeroporto (pouso e decolagens) = ; v) CBR do material do subleito = 5%; e vi) CBR do material da subbase = 20%. OBS. a) lb = libras; 1 lb = 0,454 kg; e b) A Figura 1.1 ilustra um trem de pouso duplo tandem de uma aeronave. Figura Trem de pouso tipo duplo tandem (presente na aeronave tipo Boeing B)

123 2 Reposta: Para responder o exercício será necessário utilizar o ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), que é apresentado na Figura 1.2. Figura Ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem de pouso tipo duplo tandem

124 3 i) Dimensionamento da espessura da base A Figura 1.3 ilustra o esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamento do pavimento do aeroporto. Figura Esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamento do pavimento da pista do aeroporto Dados para o dimensionamento da espessura base do pavimento do aeroporto: a) Considerar a parte do aeroporto situada em área crítica; b) Número de partidas (ou decolagens) anual = Movimento anual no aeroporto (pouso e decolagens) / 2 = / 2 = partidas (ou departures); c) CBR do material da subbase = 20% d) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = lb; e e) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave B). Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem de pouso tipo duplo tandem, tem-se que a espessura total do pavimento a partir da subbase é T1 = 11 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA = 4 in. Logo, a espessura da base será: T1 ECA Hb (1.1) T1 = 11 in = 4 in +Hb Hb = 11-4 = 7 in 18 cm OBS(s). A espessura mínima da base para aeronaves, com trem de pouso duplo tandem e com peso máximo de decolagem da aeronave de lb, é de Hb = 15 cm; Assim sendo, a espessura da base calculada de Hb = 7 in 18 cm está acima do limite e ok!!. Destaca-se que 1 in = 2,54 cm.

125 4 ii) Dimensionamento da espessura da subbase A Figura 1.3, anterior, ilustra o esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamento do pavimento do aeroporto. Dados para o dimensionamento da espessura subbase do pavimento do aeroporto: a) Considerar a parte do aeroporto situada em área crítica; b) Número de partidas (ou decolagens) anual = Movimento anual no aeroporto (pouso e decolagens) / 2 = /2 = partidas (ou departures); c) CBR do material do subleito = 5%; d) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = lb; e e) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave B). Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem de pouso tipo duplo tandem, tem-se que a espessura total do pavimento a partir do subleito é T2 = 32 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA = 4 in. Logo, a espessura da subbase será: T2 ECA Hb Hsb (1.2) T2 = 32 in = 4 in + 7 in + Hsb Hsb = = 21 in Finalmente, a Figura 1.4 ilustra as dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto para operar decolagens anuais com a aeronave B com trem de pouso tipo duplo tandem. Figura Dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto

126 5 2. o ) Para projetar o pavimento flexível da pista de um aeroporto internacional a partir do dados da Tabela 2.1, e das características do CBR dos materiais do subleito (CBR = 6%) e da subbase (CBR = 20%) do pavimento da pista do aeroporto, foram dimensionadas as espessuras de pavimentos para cada aeronave da Tabela 2.1, com base nos ábacos da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95. A Tabela 2.1 mostra o tráfego anual de decolagens (ou partidas) previsto, as espessuras máximas do pavimento do aeroporto para cada aeronave e as características das aeronaves, que utilizarão o aeroporto a ser construído; Além disso, sabe-se, antecipadamente, que a maior espessura de pavimento obtida nos cálculos foi para a aeronave tipo L , que possui trem de pouso duplo tandem tipo L Tabela Aeronaves que utilizarão o pavimento da futura pista do aeroporto, dados: do trem de pouso, do número de decolagens anuais e do peso máximo de decolagem das aeronaves Tipo de aeronave Tipo de trem de pouso da aeronave Previsão de decolagens (ou partidas) anual Peso máximo de decolagem da aeronave (Lbs) Expessura máxima do pavimento (in) Duplo (ou roda dupla) Duplo (ou roda dupla) B Duplo tandem DC-9-30 Duplo (ou roda dupla) CV-880 Duplo tandem Duplo (ou roda dupla) L Duplo tandem Duplo duplo tandem OBS(s). a) in = polegada; b) 1 in =2,54 cm; e c) lb = libras; 1 lb = 0,454 kg. Diante do exposto, qual deverá ser a espessura final do pavimento da pista do aeroporto a ser construído?

127 6 Reposta: Sabendo-se que de todas as espessuras de pavimentos da pista do aeroporto calculadas, para as aeronaves da Tabela 2.1, com base nos ábacos da Federal Aviation Administration, a maior espessura de pavimento obtido foi para aeronave tipo L , que possui trem de pouso duplo tandem tipo L ; Assim sendo, tem-se que: i) Determinação do R2 para cada aeronave que utilizará o pavimento da pista do futuro aeroporto, em que R2 é número anual de decolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave principal de projeto. Cada aeronave que utilizará o pavimento da pista do aeroporto deverá possuir o seu valor do R2 (ou número anual de decolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave de projeto); Então, o número anual de decolagens de cada aeronave, que utilizará a pista do aeroporto, será modificado para um número que corresponde às decolagens com configuração da aeronave principal de projeto, a qual tem trem de pouso tipo duplo tandem tipo L , pois a aeronave principal de projeto é o L Observação: Tabela 2.2 mostra os Fatores de Trem de Pouso (FTP), que servem para transformar o número anual de decolagens de uma aeronave com um tipo de trem de pouso, para o número anual de decolagens correspondente a uma aeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto. Assim sendo, o número de decolagens de cada aeronave, que utilizará o pavimento do aeroporto deverá ser multiplicado pelo Fator de Trem de Poso, que é obtido com base no trem de pouso da aeronave que utilizará a pista (aeronave em análise) e no trem de pouso da aeronave principal de projeto. Tabela Fatores de Trem de Poso, que servem para transformar o número anual de decolagens de uma aeronave com um tipo de trem de pouso, para o número anual de decolagens correspondente a uma aeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto TREM DE POUSO (AERONAVE EM ANÁLISE) TREM DE POUSO (AERONAVE PRINCIPAL DE PROJETO) FATOR DE TREM DE POUSO = FTP (MULTIPLICAR O NÚMERO ANUAL DE PARTIDAS OU DECOLAGENS DA AERONAVE EM ANÁLISE POR) Roda simples Roda simples 1,00 Roda simples Roda dupla 0,80 Roda simples Duplo tandem 0,50 Roda simples Duplo duplo tandem 0,50 Roda dupla Roda simples 1,30 Roda dupla Roda dupla 1,00 Roda dupla Duplo tandem 0,60 Roda dupla Duplo duplo tandem 0,60 Duplo tandem Roda simples 2,00 Duplo tandem Roda dupla 1,70 Duplo tandem Duplo tandem 1,00 Duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00 Duplo duplo tandem Roda simples 2,00 Duplo duplo tandem Roda dupla 1,90 Duplo duplo tandem Duplo tandem 1,00 Duplo duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00

128 7 A Tabela 2.3 mostra, para cada aeronave do exercício, que utilizará o pavimento da futura pista do aeroporto, os valores de R2 (número anual de decolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave de projeto). A aeronave principal de projeto é a aeronave L , que possui trem de pouso principal duplo tandem (mas com ábaco de dimensionamento específico tipo L ). Tabela Valores de R2 (número anual de decolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave principal de projeto) para cada aeronave, que utilizará o pavimento da futura pista do aeroporto Aeronave que utilizará o pavimento Trem de pouso (da aeronave em análise, que não é a aeronave principal de projeto) Trem de pouso (da aeronave principal de projeto) FTP D = (Número de partidas anual com trem de poso original) R2 = FTP.D = (Número de partidas anual correspondentes ao trem de pouso da aeronave principal de projeto) Duplo (ou roda dupla) Duplo (ou roda dupla) Duplo tandem 0, Duplo tandem 0, B Duplo tandem Duplo tandem 1, DC-9-30 Duplo (ou roda dupla) Duplo tandem 0, CV-880 Duplo tandem Duplo tandem 1, Duplo (ou roda dupla) Duplo tandem 0, L Duplo tandem Duplo tandem 1, Duplo duplo tandem Duplo tandem 1, ii) Determinação do W2 para cada aeronave que utilizará o pavimento da pista do futuro aeroporto, em que W2 é o carregamento por roda do trem de pouso principal da aeronave. De acordo com GOLDNER (2010), 95% do peso bruto da aeronave é absorvido (ou suportado) pelo trem de pouso principal; Assim sendo, com base no peso bruto da aeronave e no número de rodas do trem de pouso principal é obtido o carregamento por roda do trem de pouso principal (W2), o qual serve para o projeto do pavimento da pista do aeroporto. A Figura 2.1 ilustra o esquema do trem de poso principal de algumas aeronaves. A Tabela 2.4 fornece as equações para obtenção da carga por roda do trem de pouso principal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA).

129 8 Figura Esquema do trem de poso principal de algumas aeronaves Tabela Equações para obtenção da carga por roda do trem de pouso principal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA). Trem de pouso principal da aeronave (Tipo) W2 (ou carregamento por roda do trem de pouso principal da aeronave) (libras) Eq. Simples W2 = (0,95.PMDA)/2 (2.1) Duplo W2 = (0,95.PMDA)/4 (2.2) Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/8 (2.3) Duplo Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/16 (2.4) PMDA = Peso Máximo de Decolagem da Aeronave A Tabela 2.5 mostra para cada aeronave, que utilizará o pavimento da pista do futuro aeroporto, os valores de W2, os quais são calculados com base no tipo trem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA). OBS. W1 ou carga da roda da aeronave principal de projeto (em libras) é obtida de forma similar como se obtém W2 (Tabela 2.4); Contudo, é utilizada apenas uma equação, a qual corresponde ao trem de pouso principal da aeronave principal de projeto.

130 9 Tabela Valores de W2 (carga por roda do trem de pouso principal) para cada aeronave, que utilizará o pavimento da pista do futuro aeroporto PMDA N W2 Aeronave (TIPO) Tipo de trem de pouso Peso máximo de decolagem da aeronave (libras) Número de rodas do trem de pouso principal W2 = PMDA.0,95/N Duplo Duplo B Duplo tandem DC-9-30 Duplo CV-880 Duplo tandem Duplo L Duplo tandem Duplo duplo tandem iii) Determinação do valor de R1 para cada aeronave, que utilizará o pavimento do futuro aeroporto, em que R1 é um número equivalente de decolagens anual correspondente à aeronave principal de projeto. E também, determinação do valor de R1(total), em que R1(total) equivale ao total das decolagens anual, que ocorrem no aeroporto e são correspondentes às decolagens da aeronave de projeto. Tabela Determinação dos valores de R1 das aeronaves e do valor do R1(Total) Aeronave (Tipo) R2 W2 (libras) W1 (libras) , , B ,6 DC ,2 CV , ,6 L , ,3 R1(Total) 6.634,5 Em que: a) R1 é número anual de decolagens no aeroporto correspondente à aeronave principal de projeto; b) R2 é número anual de decolagens da aeronave em análise, o qual expresso em trem de pouso correspondente ao da aeronave principal de projeto; c) W1 é a carga da roda da aeronave principal de projeto (libras); e d) W2 é a carga da roda da aeronave em análise, que atuará no aeroporto. 1/ 2 Log(R2)x(W2 / W1) R1 10

131 10 iv) Dimensionamento final do pavimento flexível da pista do aeroporto internacional pelo método da Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), sedo os seguintes dados fornecidos para o dimensionamento: a) Considerar a parte do aeroporto situada em área crítica; b) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = lb; c) Trem de pouso da aeronave principal de projeto = duplo tandem tipo L ; d) Número de decolagens ou partidas (departures) anual da aeronave = 6.635; e) CBR do material do subleito = 6%; e f) CBR do material da subbase = 20%. OBS. lb = libras; 1 lb = 0,454 kg. Reposta do item iv: iva) Dimensionamento da espessura da base A Figura 2.2 ilustra o esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamento do pavimento do aeroporto. Figura Esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamento do pavimento da pista do aeroporto Para responder o exercício será necessário utilizar o ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), que é apresentado na Figura 2.3.

132 11 Figura Ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem de pouso duplo tandem tipo L , L Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D -7/7/95) para trem de pouso duplo tandem tipo L , tem-se que a espessura total do pavimento a partir da subbase é T1 = 18,5 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA = 5 in.

133 12 Logo, a espessura da base será: T1 = ECA + Hb (2.5) T1 = 18,5 in = 5 in +Hb Hb = 18,5-5 = 13,5 in = 34,3 cm 35 cm OBS(s). A espessura mínima da base para aeronave (com trem de pouso duplo tandem tipo L , com peso máximo de decolagem de lb, com número de partidas anual igual a 6.635) é de Hb 13,5 in = 35 cm; Assim sendo, a espessura da base calculada está acima do limite, que é de 20 cm e ok!!. ivb) Dimensionamento da espessura da subbase Então, considerando os dados anteriores e do ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D -7/7/95), Figura 2.3, para trem de pouso tipo duplo tandem tipo L , tem-se que a espessura total do pavimento a partir do subleito é T2 = 47 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA = 5 in. Logo, a espessura da subbase será: T2 = ECA + Hb + Hsb (2.6) T2 = 47 in = 5 in + 13,5 in + Hsb Hsb = ,5 = 28,5 in = 72,39 cm 73 cm Finalmente, a Figura 2.4 ilustra as dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto para operar decolagens anual com a aeronave L com trem de pouso duplo tandem tipo L Figura Dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto Referências Bibliográficas FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION AC/150/5320-6D - 7/7/95 Airport pavement design and avaluation GOLDNER L. G. Apostila de Aeroportos Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC. Departamento de Engenharia Civil, p.

134 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 10) Helio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da aula prática Exemplo do dimensionamento de pavimento flexível rodoviário pelo método do DNER (atual DNIT).

135 2 1. o ) Pede-se dimensionar um pavimento flexível entre as estacas 4020 e 4127, de uma rodovia interestadual, para o dimensionamento do pavimento são dados: a) Tráfego de projeto sendo N = 5, solicitações do eixo de 8,2 toneladas; b) Revestimento de concreto betuminoso (ou asfáltico) usinado a quente; c) Base de brita graduada (camada granulada), e CBR da base = 95%; d) Subbase de solo, e CBR da subbase = 25%; e) Reforço do subleito de solo, e CBR do reforço do subleito = 7%; e f) Subleito de solo, e CBR do subleito = 4%. OBS(s). i) Quando o material utilizado no pavimento for solo utilize coeficiente de equivalência estrutural de camada granular (K = 1,0); ii) Quando na utilização do gráfico, da Figura 1.1, use a reta do CBR = 20% se o valor CBR do material de suporte for maior do que 20%; e iii) A menos da camada asfáltica, a espessura mínima para qualquer camada do pavimento é de 15 cm. Tabela Coeficientes de equivalência estrutural usados no dimensionamento das camadas do pavimento Componentes do pavimento Base ou revestimento de concreto betuminoso (ou asfáltico) Base ou revestimento de pré-misturado a quente de graduação densa Base ou revestimento de pré-misturado a frio de graduação densa Base ou revestimento betuminoso por penetração direta ou invertida (tratamentos superficiais) Coeficiente K 2,00 1,70 1,40 1,20 Camadas granulares 1,00 Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias superior a 45 kg/cm 2 1,70 Solo cimento com resistência à compressão a 7 entre 45 e 28 kg/cm 2 1,40 Solo cimento com resistência à compressão a 7 entre 28 e 21 kg/cm 2 1,20 Bases de Solo-Cal 1,20 Tabela Espessuras mínimas da camada de revestimento asfáltico em função de N (recomendadas pelo DNER) N N 10 6 Espessura Mínima do Revestimento Betuminoso ou Asfáltico Utilizar tratamentos superficias betuminosos. De acordo ao DER- MG, pode-se utilizar 2,5 cm de tratamento superficial betuminoso < N 5x10 6 Utilizar revestimentos betuminosos com 5,0 cm 5x10 6 < N 10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 7,5 cm 10 7 < N 5x10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 10,0 cm N > 5x10 7 Concreto asfáltico usinado a quente com 12,5 cm

136 3 Figura Gráfico utilizado para o dimensionamento das camadas do pavimento (subjacentes à camada de material betuminoso) Figura Croqui (ou esquema) comumente empregado para o dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários

137 4 Resposta: Para o dimensionamento do pavimento, em questão, utiliza-se a Figura 1.2 do croqui (ou esquema) comumente empregado para o dimensionamento de pavimentos flexíveis rodoviários. Além disso, utiliza-se o seguinte roteiro de cálculo: R.K R + B.K H (1.1) B 20 R.K R + B.K + h.k H (1.2) B 20 S n R.K R + B.K + h.k + h.k H (1.3) B 20 S n REF m em que: H m = espessura total do pavimento necessária para proteger o subleito (cm); H n = espessura total do pavimento necessária para proteger o reforço do subleito (cm); H 20 = espessura total do pavimento necessária para proteger a subbase (cm); R = espessura do revestimento (cm); B = espessura da base (cm); h 20 = espessura da subbase (cm); h n = espessura do reforço do subleito (cm); e K R, K B, K S e K REF = respectivamente, são os coeficientes estruturais do revestimento, da base, da subbase e do reforço do subleito. a) Cálculo da espessura da BASE (B) i) Determina-se K R, K B, e R (pelas tabelas anteriores); ii) Determina-se H 20, a partir do CBR da subbase, do valor de N e do gráfico da Figura 1.1; e iii) Calcula-se a espessura da Base (B) pela eq. (1.1). R.K R + B.K B H 20 Como base na Tabela 1.1, tem-se que: K R = 2,0 e K B = 1,0; Como base na Tabela 1.2 para N = 5,0.10 8, tem-se R = 12,5 cm; e Como base na Figura 1.1 para N = 5, e CBR da subbase = 25%, tem-se que H 20 (espessura total do pavimento necessária para proteger a subbase) = 32 cm. Logo: 12,5.2,0 + B.1, B 7 cm 1 cm Então, adotar espessura mínima para base que é B = 15 cm.

138 5 b) Cálculo da espessura da SUBBASE (h 20 ) i) Determina-se K S pela Tabela 1.1; ii) Determina-se H n, a partir do CBR do reforço do subleito, do valor de N e do gráfico da Figura 1.1; e iii) Calcula-se a espessura da subbase (h 20 ) pela eq.(1.2). R.K R + B.K B + h 20.K S H n Como base na Tabela 1.1, tem-se que: K R = 2,0, K B = 1,0 e K S = 1,0; Como base na Tabela 1.2 para N = 5,0.10 8, tem-se R = 12,5 cm; e Como base na Figura 1.1 para N = 5, e CBR do reforço do subleito = 7%, tem-se que H n (espessura total do pavimento necessária para proteger o reforço do subleito) = 65 cm. Logo: 12,5.2, ,0 + h20.1,0 65 cm h cm 1 c) Cálculo da espessura do reforço do subleito (h n ) i) Determina-se K REF pela Tabela 1.1; ii) Determina-se H m, a partir do CBR do subleito, do valor de N e do gráfico da Figura 1.1; e iii) Calcula-se a espessura do reforço do subleito (h n ) pela eq (1.3). R.K R + B.K B + h 20.K S + h n.k REF H m Como base na Tabela 1.1, tem-se que: K R = 2,0, K B = 1,0, K S = 1,0 e K REF = 1,0; Como base na Tabela 1.2 para N = 5,0.10 8, tem-se R = 12,5 cm; e Como base na Figura 1.1 para N = 5, e CBR do subleito = 4%, tem-se que H m (espessura total do pavimento necessária para proteger o subleito) = 89 cm. Logo: 12,5.2, , ,0 + hn.1,0 89 h n cm 1,0 cm Finalmente, as espessuras do pavimento, em questão, são: Espessura da camada asfáltica de CAUQ = 12,5 cm; Espessura da camada de base = 15 cm; Espessura da camada de subbase = 25 cm; e Espessura da camada de reforço do subleito = 24 cm. Referências Bibliográficas DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Método de projeto de pavimentos flexíveis. 3. ed., Rio de Janeiro, 1981.

139 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 11) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Introdução ao gerenciamento de pavimentos Conteúdo da parte 1 1 Introdução 2 Serventia 3 Irregularidade longitudinal 4 Avaliação da aderência em pistas

140 2 1 Introdução 1.1 Gerência de pavimentos Segundo Hass et al. (1994), gerência de pavimentos é um processo que abrange todas as atividades envolvidas com o propósito de fornecer e manter pavimentos em um nível adequado de serviço. A gerência de pavimentos envolve: i) A obtenção de informações para o planejamento e elaboração de orçamentos; ii) A monitoração (ou acompanhamento) do pavimento em serviço; e iii) As atividades de reabilitação (ou de manutenção) do pavimento ao longo do tempo. As atividades de reabilitação (ou de manutenção) do pavimento devem ser realizadas de forma contínua devido ao constante aparecimento de defeitos, que são causados pelas solicitações impostas pelo tráfego e pelo meio ambiente. 1.2 Pavimentação e pavimento Pavimentação é o conjunto de atividades técnicas, que transformam o terreno natural em uma via de boa qualidade, onde ocorre tráfego de veículos e/ou aeronaves. O objetivo principal da pavimentação é garantir a trafegabilidade em qualquer época do ano, e em qualquer condições climáticas, e também proporcionar aos usuários conforto ao rolamento e segurança. O pavimento é construído sobre o subleito, e é constituído por diversas camadas, as quais suportam as cargas dos veículos e diminuem as tensões que chegam ao subleito da estrada. OBS. Subleito é o solo que serve de fundação para o pavimento. O terreno natural não é suficientemente resistente para suportar a repetição de cargas oriunda do tráfego, pois o tráfego de veículos causa os seguintes defeitos nas estradas de solo natural: a) Deformações longitudinais permanentes ou rodeiras; e/ou b) Buracos ou panelas nos períodos de chuva.

141 3 1.3 Desempenho do pavimento O desempenho (ou a qualidade) de um pavimento depende: a) Da capacidade suporte (CBR) das camadas do pavimento e do subleito; b) Da durabilidade do pavimento, a qual depende do tráfego e das condições climáticas; c) Do conforto ao rolamento; d) Da segurança oferecida aos usuários pelo pavimento; e e) Etc. 1.4 Desafios quando se projeta um pavimento O desafio de projetar um pavimento reside no fato de projetar uma obra de engenharia que atenda: i) A um determinado ciclos de carregamento de um eixo padrão; ii) A uma boa condição de rolamento para os usuários; iii) A boas condições de segurança; iv) A custos de execução o mais econômico possível; e v) Etc. OBS(s). a) O item i, anterior, se relaciona à estrutura do pavimento; e b) Os itens ii e iii, anteriores, se relacionam às características funcionais do pavimento. 1.5 Importância do conforto ao rolamento sobre o pavimento Do ponto de vista do usuário, o estado da superfície do pavimento é o mais importante, pois os defeitos e irregularidades na superfície do pavimento são percebidos facilmente, uma vez que afetam de imediato o conforto da viagem do usuário. Quando o conforto ao rolamento é prejudicado significa que o veículo também sofre mais intensamente devido aos defeitos, os quais causam desconforto ao usuário na pista de rolamento. Pode-se citar como defeitos, que causam desconforto na pista de rolamento, os seguintes defeitos: - Buracos ou panelas; - Trilhas de roda (ou rodeiras); - Trincas tipo couro de jacaré; e - Etc.

142 4 O desconforto na pista de rolamento devido aos defeitos gera as seguintes consequências: i) Maiores gastos com peças e manutenção de veículos; ii) Maior consumo de combustível nas viagens; iii) Maior consumo de pneus nas viagens; iv) Maior tempo para realizar as viagens; e v) Etc. Atualmente, existem modelos que mostram a correlação entre as irregularidades na pista e os custos de viagem. Tais modelos são empregados para o planejamento e gerência de pavimentos. OBS. Como exemplo de um modelo de gerência de pavimentos tem-se o modelo HDM-III (The Highway Design and Maintenance - III, ou Manutenção e Projeto de Estradas - III). 2 Serventia 2.1 Avaliação funcional de um pavimento A avaliação funcional de um pavimento relaciona-se: - A verificação do estado da superfície do pavimento; e - A verificação de como o estado da superfície do pavimento influencia no conforto ao rolamento. A avaliação funcional do pavimento é feita com base na SERVENTIA de um trecho de pavimento. A SERVENTIA de um pavimento corresponde a uma nota média dada por avaliadores (ou pessoas) para condições de rolamento de um trecho de pavimento. O método de avaliação funcional de pavimentos com base na SERVENTIA foi criado por Carey e Irick (1960). 2.2 Determinação da serventia de um trecho de pavimento De acordo com a norma DNIT (2003), o valor da serventia de um trecho de pavimento é um valor numérico compreendido em uma escala de 0 a 5, que corresponde a uma média de notas atribuídas por avaliadores a um trecho de pavimento. Os avaliadores que dão notas ao trecho de pavimento, na verdade, dão notas em relação ao conforto proporcionado pelo pavimento a um veículo em movimento, o qual transporta os avaliadores.

143 O valor da SERVENTIA de um trecho do pavimento irá corresponder a média das notas dadas pelos avaliadores, a qual se relaciona ao conforto ao rolamento de um trecho de pavimento, em um dado momento DA VIDA DO PAVIMENTO. A Tabela 2.1, baseada na norma DNIT 2003d, mostra os NÍVEIS DE SERVENTIA (ou os NÍVEIS DE CONFORTO), que a pista oferece ao rolamento em função da média das notas fornecidas por avaliadores de um trecho de pavimento. 5 Tabela NÍVEIS DE SERVENTIA (ou os NÍVEIS DE CONFORTO), que a pista oferece ao rolamento em função da média das notas fornecidas por avaliadores de um trecho de pavimento (Fonte: DNIT 2003d) Conforto ao rolamento do trecho de pavimento Notas dadas pelos avaliadores Excelente 4 a 5 Bom 3 a 4 Regular 2 a 3 Ruim 1 a 2 Péssimo 0 a Valor da serventia atual (VSA) No Brasil, a avaliação subjetiva do conforto ao rolamento no pavimento é realizada com base na média das notas dadas por avaliadores; Assim sendo, a média das notas dos avaliadores dadas para as condições de rolamento da pista corresponde ao VALOR DA SERVENTIA ATUAL (VSA). OBS. A avaliação é dita subjetiva, pois se baseia no senso crítico de pessoas (ou avaliadores) e não em medidas com aparelhos. Em geral, o VALOR DA SERVENTIA ATUAL (VSA) é obtido logo após a construção do pavimento, pois o pavimento apresenta uma superfície suave ao rolamento, e praticamente sem irregularidades. A condição de perfeição, ou seja, VSA = 5, que corresponde a um pavimento sem qualquer irregularidade não é encontrada na prática. Atualmente, com o aprimoramento das técnicas construtivas de pavimentos, pode-se obter tanto para pavimentos asfálticos como para pavimentos de cimento Portland valores de VSA (VALOR DA SERVENTIA ATUAL) muito próximos a 5 (cinco).

144 6 O valor da serventia atual (VSA) do pavimento diminui com o passar do tempo devido a dois fatores principais, os quais são: - O tráfego; e - As intempéries. OBS. Intempéries são o conjunto de fatores climáticos (temperatura, chuvas, ventos, etc.) que causam a desintegração e decomposição da matéria. A Figura 2.1 mostra o exemplo de uma Curva de Serventia para um trecho de pavimento, a qual é obtida em termos do valor da serventia atual (VSA) do pavimento versus Tempo (em anos de utilização do pavimento). Observa-se, na Figura 2.1, que a Curva de Serventia apresenta dois limites distintos, os quais são: i) O limite de aceitabilidade da pista, onde já são necessárias intervenções para manutenção da pista; e ii) O limite de trafegabilidade na pista, onde é necessário a completa reconstrução do pavimento. Ainda, observa-se, na Figura 2.1, que à medida que o tempo passa o valor da serventia atual (VSA) do pavimento tende a diminuir até alcançar o limite de aceitabilidade, onde o pavimento se torna desconfortável ao rolamento, e é necessário uma manutenção no pavimento. OBS. Abaixo do limite de aceitabilidade o conforto proporcionado pelo pavimento é inaceitável. Figura Exemplo de uma Curva de Serventia para um trecho de pavimento, a qual é obtida em termos do valor da serventia atual (VSA) do pavimento versus Tempo (em anos de utilização do pavimento)

145 A Figura 2.2 mostra o exemplo de uma Curva de Serventia para um trecho de pavimento, a qual é obtida em termos do valor da serventia atual (VSA) do pavimento versus Tráfego (dado em termos de número de solicitações do eixo de 8,2 ton). Observa-se, na Figura 2.2, que à medida que a solicitação de tráfego sobre o pavimento aumenta o valor da serventia atual (VSA) do pavimento tende a diminuir até alcançar o limite de aceitabilidade, onde o pavimento se torna desconfortável ao rolamento, e é necessário uma manutenção no pavimento. 7 Figura Exemplo de uma Curva de Serventia para um trecho de pavimento, a qual é obtida em termos do valor da serventia atual (VSA) do pavimento versus Tráfego (em número de solicitações do eixo de 8,2 ton) De acordo com a norma AASHTO (1993), tem-se que: Para vias com alto volume de tráfego, o LIMITE DE ACEITABILIDADE da pista corresponde a um valor de serventia atual (VSA) igual a 2,5; e Para vias com tráfego menores do que o alto volume de tráfego, o LIMITE DE ACEITABILIDADE da pista corresponde a um valor de serventia atual (VSA) igual a 2,0. OBS. De acordo com Barros e Preusler (1985), o tráfego pesado ou de volume elevado de tráfego corresponde a uma pista projetada com N 5, solicitações do eixo de 8,2 ton.

146 8 Na prática, sempre que o valor da serventia atual (VSA) do pavimento atinge o LIMITE DE ACEITABILIDADE deve-se realizar na pista intervenções ou manutenções para melhorar as condições de rolamento da pista. A Figura 2.3 mostra a variação da serventia atual (VSA) de um trecho pavimento ao longo dos anos. Pode-se observar, na Figura 2.3, que: a) No ano de inauguração do pavimento, ou no ano 0, o valor da serventia atual (VSA) do trecho do pavimento é igual a 4,5, e este valor inicial jamais será alcançado, mesmo após a manutenção do pavimento; b) A primeira manutenção do pavimento ocorre após 15 anos da construção do pavimento, quando o valor da serventia atual (VSA) do pavimento alcançou o valor igual a 2; e c) Após a manutenção do pavimento o valor da serventia atual (VSA) do pavimento alcança um valor igual a 3,8. OBS. A durabilidade de uma manutenção depende: - Do tipo de revestimento asfáltico; - Da espessura da camada asfáltica; - Da qualidade da execução da camada asfáltica; e - Etc. Figura Variação da serventia atual (VSA) de um trecho pavimento ao longo dos anos

147 Fatores que causam a deterioração do pavimento i) O tráfego Os fatores que causam a deterioração do pavimento são os que se seguem: Todos os veículos que passam sobre o pavimento contribuem para a deterioração do pavimento; Assim sendo, ao longo dos anos, o tráfego sobre o pavimento deteriora a sua superfície e causa desconforto para o usuário. A ação do tráfego causa, ao longo do tempo, as trincas conhecidas como trincas couro de jacaré. Nos períodos de chuva o tráfego de veículos, sobre pavimentos com trincas, contribui para formação de panelas ou buracos nos pavimentos. O tráfego de veículos pesados como caminhões e ônibus causam um aumento significativo de defeitos já existentes sobre a pista, tais como: corrugações (ou ondas transversais na pista), trilhas de rodas (ou rodeiras), e outros defeitos. ii) O clima O clima contribui para aceleração da deterioração do pavimento, uma vez que a água da chuva pode causar: a) A diminuição da capacidade suporte (ou do CBR) das camadas do pavimento; e b) O aumento da defomabilidade do pavimento. Como consequência da atuação da água no pavimento tem-se que o pavimento sofre maiores deslocamentos verticais devido aos carregamentos do tráfego, o que gera danos estruturais na superfície do pavimento como trincas e buracos (que são a evolução das trincas). iii) A temperatura A temperatura também afeta os pavimentos, pois: O aumento da temperatura reduz a viscosidade dos ligantes asfálticos e reduz a resistência das misturas asfálticas, o que facilita o surgimento de deformações permanentes na pista, por exemplo: o surgimento de trilhas de rodadas na pista. A diminuição da temperatura da pista pode causar trincas por retração, e facilitar o surgimento de trincas de fadiga no pavimento, uma vez que o asfalto em baixas temperaturas fica mais rígido (ou menos flexível). iv) O ar Ao longo do tempo o asfalto pode sofrer envelhecimento devido às reações de oxidação entre o cimento asfáltico de petróleo (CAP) com o oxigênio do ar; A oxidação do asfalto causa a fissuração na capa asfáltica.

148 10 3 Irregularidade longitudinal 3.1 Introdução A irregularidade longitudinal é o somatório dos desvios verticais do pavimento em relação a um plano considerado ideal. A irregularidade longitudinal do pavimento afeta: - O custo de operação do veículo (ou seja, afeta o consumo de combustível, o desgaste das peças do veículo, etc.); - A qualidade da pista ao rolamento; - A drenagem superficial da via; e - Etc. 3.2 Índice de irregularidade internacional ou International Roughness Index (IRI) O índice de irregularidade internacional representa a medida da irregularidade do pavimento no sentido longitudinal, e é denominado IRI (International Roughness Index, ou Índice de Irregularidade Internacional). O IRI é um índice expresso em mm/m, e quantifica os desvios verticais da superfície do pavimento em relação à superfície projetada para o pavimento. O índice de irregularidade (IRI) é medido ao longo de uma linha paralela ao eixo da estrada, e em geral, a linha que é paralela ao eixo da estrada coincide com as regiões de trilhas de roda. 3.3 Faixas de variações do Índice de Irregularidade (ou Roughness) Internacional (IRI) Em alguns países, o IRI (International Roughness Index, ou Índice de Irregularidade Internacional) tem sido utilizado como parâmetro de controle e aceitação de obras na área de pavimentos. A Figura 3.1 mostra a faixa de variação do Índice de Irregularidade Internacional (IRI) para diversos tipos de pavimentos. Pode-se observar, na Figura 3.1, que o IRI para pavimentos novos varia de cerca de 1,5 a 3,5, e para pavimentos deteriorados o IRI varia de 4 até 11.

149 11 Figura Faixa de variação do Índice de Irregularidade Internacional, ou International Roughness Index (IRI), para diversos tipos de pavimentos 3.4 O perfilômetro ou perfilógrafo O perfilômetro, ou perfilógrafo, é o equipamento utilizado para medir o Índice de Irregularidade (ou roughness) Internacional (IRI) no sentido longitudinal do pavimento. OBS. Roughness é a palavra inglesa para irregularidade. Um dos primeiros perfilômetros existentes no mundo foi desenvolvido, na década de 1920, pelo Departamento de Transportes do Estado de Illinois nos EUA (Estados Unidos da América). A Figura 3.2 mostra o perfilômetro utilizado na pista experimental da AASHO na década de Pode-se observar, na Figura 3.2, que o perfilógrafo da AASHO era rebocado por um automóvel. OBS. A AASHO é a atual AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials).

150 12 Figura Perfilômetro utilizado na pista experimental da AASHO na década de Tipos de equipamentos de medida das irregularidades verticais longitudinais do pavimento para o cálculo do IRI Existem vários equipamentos para medida das irregularidades verticais longitudinais do pavimento para determinação do IRI, os quais são: O nível e a mira; O dipstick; O perfilômetro APL (ou avaliador de perfil longitudinal); O perfilômetro PTU (ou perfilômetro transverso à ultra-som); O perfilômetro integrador (ou perfilômetro tipo IPR-USP); e Etc. OBS(s). a) IPR = Instituto de Pesquisas Rodoviárias; e b) USP = Universidade de São Paulo. a) Avaliação das irregularidades longitudinais do pavimento com Nível e Mira A determinação das irregularidades verticais longitudinais com nível e mira topográfica é um método lento e trabalhoso. O levantamento das irregularidades do pavimento com nível e mira é feito no sentido longitudinal do pavimento, a cada 0,50 m, nas trilhas de roda interna e externa (que fica próxima ao acostamento).

151 13 b) Avaliação das irregularidades longitudinais com uso do Dipstick O dipstick é um método de levantamento das irregularidades verticais longitudinais do pavimento bastante demorado. Durante o levantamento das irregularidades verticais longitudinais do pavimento, o aparelho dipstick é girado 180º várias vezes, ao longo de uma linha longitudinal na trilha de roda, e a cada giro é feita uma leitura no inclinômetro do dipstick. A Figura 3.3 mostra uma foto do aparelho dipstick, que mede as irregularidades verticais longitudinais do pavimento. Figura Foto do aparelho dipstick, que mede as irregularidades verticais longitudinais do pavimento

152 14 c) Avaliação das irregularidades verticais longitudinais com a utilização do perfilômetro APL O perfilômetro APL (Avaliador do Perfil Longitudinal) foi desenvolvido na França, e serve para medir as irregularidades verticais longitudinais dos pavimentos. O perfilômetro APL é um equipamento rebocável, que opera a uma velocidade de 72 km/h. A Figura 3.4 mostra a foto de um perfilômetro APL (ou Avaliador do Perfil Longitudinal). Observa-se, na Figura 3.4, que o APL é constituído por um automóvel e um reboque. Figura Foto de um perfilômetro APL (ou Avaliador do Perfil Longitudinal) d) Avaliação da irregularidades verticais longitudinais com a utilização do perfilômetro PTU O perfilômetro PTU (Perfilômetro Transverso à Ultra-som) é composto de uma barra de ultra-som instalada na parte dianteira de um automóvel, o qual percorre o trecho do pavimento a ser analisado. O perfilômetro PTU emprega ondas ultra-sônicas para fazer o levantamento das irregularidades verticais longitudinais do pavimento. A Figura 3.5 ilustra um perfilômetro tipo PTU (Perfilômetro Transverso à Ultra-som). Pode-se observar, na Figura 3.5, que a barra de ultra-som do perfilômetro foi instalada a alguns centímetros do pára-choque dianteiro do automóvel, que percorre o trecho de estrada.

153 15 Figura Foto de um perfilômetro tipo PTU (Perfilômetro Transverso à Ultrasom), que possui uma barra de ultra-som instalada a alguns centímetros do pára-choque dianteiro do automóvel, que percorre o trecho de estrada e) Avaliação das irregularidades verticais longitudinais do pavimento feita com a utilização do perfilômetro Integrador (tipo IPR-USP) O perfilômetro Integrador é composto basicamente por dois equipamentos, os quais são: Um sensor de deslocamentos vertical, que mede o deslocamento vertical entre o chassi e o diferencial de um automóvel; e Um contador digital das irregularidades verticais do pavimento. A Figura 3.6 ilustra a localização do sensor de deslocamentos verticais entre o chassi e o diferencial, no automóvel que transporta o perfilômetro Integrador (tipo USP-IPR).

154 16 Figura Localização do sensor de deslocamentos verticais entre o chassi e o diferencial, no automóvel que transporta o perfilômetro Integrador (tipo USP-IPR) O perfilômetro Integrador, também é designado como perfilômetro tipo resposta. No Brasil, a medição das irregularidades verticais longitudinais com o perfilômetro tipo Integrador é padronizado pela norma DNER-PRO 182/94. O Índice de Irregularidade (roughness) Internacional (IRI) do trecho do pavimento analisado com o perfilômetro Integrador é obtido pela seguinte equação: IRI 0,077.QI (3.1) em que: IRI = Índice de Irregularidade (roughness) Internacional (mm/m); e QI = quociente de irregularidade medido com o perfilômetro Integrador. 4 Avaliação da aderência em pistas 4.1 Introdução O atrito pneu-pavimento é um importante fator (ou variável), que se relaciona à qualidade da pista quanto à segurança; Além disso, o atrito pneu-pavimento deve ser avaliado principalmente para condição de pista molhada. Tanto o atrito como a resistência à derrapagem de uma pista podem ser quantificados; Assim sendo, é possível verificar se uma pista é segura ou não segura, quanto à possibilidade de derrapagem de veículos.

155 4.2 Fatores que colaboram para a aderência pneu-pavimento em pistas molhadas 17 Dentre os fatores que colaboram para a aderência pneu-pavimento em pistas molhadas destacam-se. a) A textura superficial da pista; e b) As características dos pneus, tais como: - Ranhuras dos pneus; - Pressão dos pneus; e - Dimensões dos pneus. 4.3 Hidroplanagem ou aquaplanagem A hidroplanagem ou aquaplanagem é um fenômeno que ocorre quando os pneus do veículo perdem o contato com o pavimento e derrapam devido a presença de uma fina camada de água sobre a pista, a qual não é rompida nem pelo pneu nem pelas partículas da pista. Na situação da aquaplanagem os pneus do veículo perdem o atrito com a pista e passam a escorregar sobre a pista, o que faz o veículo perder a direção, e também prejudica a frenagem do veículo. Assim sendo, a pista deve ser segura o suficiente para evitar o fenômeno da aquaplanagem. 4.4 Microtextura e macrotextura Microtextura A microtextura da pista é a parte da textura da pista com depressões ou profundidades menores ou iguais a 0,5 mm. A microtextura da pista é importante, pois uma pista pode ser aceita ou rejeitada com base na microtextura. Para uma pista ser aceita deve apresentar um Valor da Resistência à Derrapagem (VRD) igual ou superior a 47, ou seja, a pista deve apresentar uma microtextura medianamente rugosa, ou rugosa, ou muito rugosa. O ensaio utilizado para determinação da microtextura da pista, ou para determinação do Valor da Resistência a Derrapagem (VRD), é o ensaio com o pêndulo britânico, o qual é padronizado pela norma ASTM - E303.

156 18 As principais características do ensaio com o pêndulo britânico são as seguintes: i) No ensaio com o pêndulo britânico, uma sapata de borracha presa a um pêndulo é solta a uma altura padronizada; Então, a sapata de borracha é atritada contra o asfalto molhado; ii) Após a sapata de borracha atritar contra o asfalto molhado; Então, a sapata se choca contra uma agulha do marcador pendular do equipamento de ensaio; e iii) Finalmente, a agulha indica no marcador pendular o Valor da Resistência à Derrapagem (VDR) da pista. A Figura 4.1 ilustra o ensaio com o pêndulo britânico, após a sapata de borracha passar pela pista molhada e mover a agulha do marcador pendular, a qual indica o Valor da Resistência à Derrapagem (VRD) da pista. Figura Ensaio com o pêndulo britânico, após a sapata de borracha passar pela pista molhada e mover a agulha do marcador pendular, a qual indica o Valor da Resistência à Derrapagem (VRD) da pista A Tabela 4.1 mostra a relação existente entre o Valor da Resistência a Derrapagem (VRD) e a microtextura da pista. OBS. Destaca-se mais uma vez que para uma pista ser aceita deve apresentar um Valor da Resistência à Derrapagem (VRD) igual ou superior a 47, ou seja, a pista deve apresentar uma microtextura medianamente rugosa, ou rugosa, ou muito rugosa.

157 Tabela Relação existente entre o Valor da Resistência a Derrapagem (VRD) e a microtextura da pista 19 Classes da Microtextura da Pista Valor da Resistência à Derrapagem (VRD) Perigosa VRD < 25 Muito lisa 25 VRD 31 Lisa 32 VRD 39 Insuficientemente rugosa 40 VDR 46 Medianamente rugosa 47 VDR 54 Rugosa 55 VDR 75 Muito rugosa VDR > Macrotextura da pista Macrotextura da pista é a parte da textura da pista com depressões ou profundidades no seguinte intervalo: 0,5 mm 50 mm (ou 5 cm) em que: = depressão ou profundidade da textura da pista (mm). OBS. é a letra grega lambda. A macrotextura é uma das características mais importantes da pista, pois a macrotextura afeta na aderência (ou ligação) pneu-pavimento, principalmente, para velocidades de deslocamento acima de 50 km/h. A macrotextura da pista é determinada com base no ensaio da Altura Média da Mancha de Areia, o qual é padronizado pela norma ASTM-E (2001). i) Procedimentos básicos do ensaio Altura Média da Mancha de Areia Os procedimentos básicos do ensaio Altura Média da Mancha de Areia são os que se seguem: 1. o (primeiro) passo: Tomar uma porção de mm 3 de uma areia uniforme e arredondada, a qual passa na peneira número 60 (ou de malha (#) 0,177 mm) e seja retida na peneira número 80 (ou de malha (#) 0,25 mm). 2. o (segundo) passo: Limpa-se o local do ensaio com um pincel; Então, a porção de areia é espalhada na superfície da pista em forma de um círculo de forma homogênea com o auxílio de um pistão de nivelamento e de um pincel. 3. o (terceiro) passo: O espalhamento da areia na pista com auxílio do pistão de nivelamento é parado quando aparece algumas pontas do agregado da pista.

158 20 4. o (quarto) passo: Com auxílio de uma trena ou régua mede-se o diâmetro do círculo de areia, formado sobre a pista, em três direções distintas. 5. o (quinto) passo: Finalmente, calcula-se a Altura Média da Mancha de Areia (Hs) com base na seguinte equação: 1,273.V Hs 2 D (4.1) em que: Hs = = altura média da mancha de areia = depressão ou profundidade da textura da pista (mm); V = volume constante da porção de areia utilizada no ensaio = mm 3 ; e D = diâmetro médio do círculo de areia (mm). OBS. No ensaio, além da porção de areia são utilizados: trena ou régua, pincel, pistão de nivelamento. A Figura 4.2 ilustra o espalhamento da porção de areia sobre a pista, em forma de círculo, com auxílio do pistão de nivelamento, na fase inicial do ensaio da Altura Média da Mancha de Areia. Figura Espalhamento da porção de areia sobre a pista, em forma de círculo, com auxílio do pistão de nivelamento, na fase inicial do ensaio da Altura Média da Mancha de Areia A Figura 4.3 ilustra a determinação do diâmetro médio do círculo da mancha de areia sobre a pista, com auxílio de uma trena, durante o ensaio Altura Média da Mancha de Areia.

159 21 Figura Determinação do diâmetro médio do círculo da mancha de areia sobre a pista, com auxílio de uma trena, durante o ensaio Altura Média da Mancha de Areia ii) Classificação da macrotextura da pista com base na Altura Média da Mancha de Areia (Hs) A Tabela 4.2 mostra a relação existente entre a macrotextura da pista e a Altura Média da Mancha de Areia (Hs). Tabela Relação existente entre a macrotextura da pista e a Altura Média da Mancha de Areia (Hs). Classes da Macrotextura da Pista Altura Média da Mancha de Areia, Hs (mm) Muito fina ou muito fechada Hs 0,20 Fina ou fechada 0,20 < Hs 0,40 Média 0,40 < Hs 0,80 Grosseira ou aberta 0,80 < Hs 1,20 Muito grosseira ou muito aberta Hs > 1,20

160 22 iii) Considerações quanto a Altura Média da Mancha de Areia (Hs) A Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv, 1999) recomenda que a Altura Média da Mancha de Areia (Hs) para pavimentos asfálticos esteja entre 0,60 mm e 1,20 mm, ou seja: 0,60 mm Hs 1,20 mm Valores da Altura Média da Mancha de Areia (Hs) menores que 0,60 mm, para uma pista asfáltica, aumenta o risco de aquaplanagem (ou hidroplanagem) dos veículos na pista nos períodos de chuva. Valores da Altura Média da Mancha de Areia (Hs) maiores que 1,20 mm, para uma pista asfáltica, causa os seguintes problemas: - Desgaste excessivo dos pneus; - Maior consumo de combustível nos veículos; e - Maior ruído durante o rolamento (ou viagem) com o veículo. Um dos fatores que mais interfere no atrito pneu-pavimento é a macrotextura da pista; O defeito no pavimento tipo EXUDAÇÃO causa a diminuição da Altura Média da Mancha de Areia (Hs) da pista, o que pode causar a aquaplanagem (ou hidroplanagem) dos veículos. OBS. Exudação é um defeito no pavimento caracterizado pela concentração do ligante asfáltico na superfície da camada de rolamento. 4.5 Atrito pneu-pavimento Método de determinação do atrito pneu-pavimento Para determinação do atrito pneu-pavimento existem vários métodos; Um dos métodos mais comuns para determinar o atrito pneu-pavimento é o método Meter (mimeter). As principais características do método de determinação do atrito pneupavimento Meter (mimeter) são as que se seguem: O aparelho de medida do atrito pneu-pavimento é rebocado por um veículo; Os pneus do aparelho rebocado de medição de atrito são freados sobre a pista, durante o ensaio para determinação do atrito; A pista é molhada para realização do ensaio de determinação do atrito pneupavimento; e A velocidade usual para determinação do atrito pneu-pavimento é 60 km/h.

161 A Figura 4.4 mostra uma foto do equipamento de medida de atrito pneupavimento pelo método Meter (mimeter). Pode-se observar na Figura 4.3, que o equipamento de medida de atrito pneu-pavimento é composto por um automóvel tipo pick-up e um reboque. 23 Figura Foto do equipamento de medida de atrito pneu-pavimento pelo método Meter (mimeter) A Figura 4.5 mostra a variação do coeficiente de atrito longitudinal pneupavimento para 3 (três) tipos de revestimentos asfálticos. Pode-se observar, na Figura 4.5, que: Com o aumento da velocidade do veículo na pista, o coeficiente de atrito longitudinal pneu-pavimento tende a diminuir; e O revestimento asfáltico tipo CPA (Camada Porosa de Atrito) ou Revestimento Drenante apresenta maiores coeficientes de atrito para maiores velocidades do veículo. OBS. Os coeficientes de atrito da Figura 4.5 foram obtidos com o equipamento francês de determinação do coeficiente de atrito denominado de ADHERA, que operou sobre pista molhada.

162 24 Figura Variação do coeficiente de atrito longitudinal pneu-pavimento para 3 (três) tipos de revestimentos asfálticos Índice de Atrito Internacional O Índice de Atrito Internacional é denominado IFI (International Friction Index ou Índice de Atrito Internacional). O Índice de Atrito Internacional (IFI) serve para qualificar as condições da pista no que se refere ao atrito pneu-pavimento. O IFI corresponde ao atrito de um veículo de passeio (ou carro) de pneus lisos, o qual tem suas rodas travadas a 60 km/h sobre uma pista molhada. O procedimento para determinação do Índice de Atrito Internacional (IFI) é padronizado pela norma ASTM-E1960 (2003). Atualmente, vem sendo realizado várias pesquisas para determinação dos limites aceitáveis para o Índice de Atrito Internacional (IFI) tanto para pavimentos de rodovias quanto para pavimentos de aeroportos. Referências Bibliográficas AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATIO OFFICIALS - AASHTO Guide for design of pavement structures. Washington, 1993.

163 AMERICAN SOCIETY OF TESTING MATERIALS - ASTM E Standard test method for measuring pavement macro texture depth using volumetric technique. USA, AMERICAN SOCIETY OF TESTING MATERIALS - ASTM E Standard test method for measuring surface frictional properties using the British Pendulum tester. USA, BARROS, S. T.; PREUSLER, E. S. Metodologia para projeto de pavimentos urbanos. 1. o parte - Método de dimensionamento. Companhia do Metropolitano de São Paulo BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica. Rio de Janeiro - RJ: Gráfica Imprinta, p. CAREY, W. N.; IRICK, P. E. The Pavement Serviceability-Performance Concept. Bulletin 250. Highway Research Board, p DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. DNER Glossário de termos técnicos rodoviários. Rio de Janeiro, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 009-PRO Avaliação subjetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirígidos. Rio de janeiro, FERNANDES JÚNIOR, J. L.; ODA, S.; ZERBINI, L. F. Defeitos e atividades de manutenção e reabilitação em pavimentos asfálticos. São Carlos - SP: Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo, p. FERNANDES JÚNIOR, J. L.; BARBOSA, R. E. Estimativa das cargas dinâmicas dos veículos rodoviários que atuam sobre os pavimentos e pontes. Transportes. São Paulo, Vol. 8. n. 2, p HASS, R.; HUDSON, W. R.; ZANIEWSKI, J. Modern Pavement Management. Malamar - Florida: Krieger Publishing,

164 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 11) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Aula prática: Defeitos de superfície (continuação da introdução ao gerenciamento de pavimentos) Conteúdo da aula prática 1 Introdução 2 Causas dos defeitos de forma geral, e importância do diagnóstico correto dos defeitos (ou importância da descrição correta dos defeitos) 3 Terminologia (ou nomenclatura) dos defeitos 4 Indicação individual de cada defeito no pavimento e determinação de sua provável causa 5 Atividades de manutenção e reabilitação do pavimento

165 2 1 Introdução Segundo a norma DNIT 005-TER-2003, os defeitos de superfície são os danos (ou deteriorações) na superfície dos pavimentos asfálticos que podem ser identificados a olho nu e classificados segundo uma terminologia normatizada. OBS. Olho nu é uma expressão que indica a não utilização de lupas, ou lentes de aumento, ou a observação com equipamentos especiais. O levantamento dos defeitos de superfície tem por finalidade avaliar o estado de conservação dos pavimentos asfálticos. O levantamento dos defeitos da superfície do pavimento embasa ou dá subsídios para: a) Diagnosticar (ou descrever) a situação funcional do pavimento; e b) Definir a solução mais adequada para restaurar o pavimento. 2 Causas dos defeitos, de forma geral, e importância do diagnóstico correto dos defeitos (ou importância da descrição correta dos defeitos) 2.1 Surgimento dos defeitos no pavimento Os defeitos no pavimento podem surgir precocemente, ou mais cedo, devido: - A erros de projeto do pavimento; - A erros de execução do pavimento; - A erros na dosagem dos materiais utilizados na camada asfáltica; - A erros na seleção de materiais adequados para produzir a camada asfáltica; e - Ao tráfego de caminhões excessivamente carregados. OBS. É difícil controlar o tráfego de caminhões excessivamente carregados, pois muitas rodovias não possuem balança de fiscalização. Os defeitos no pavimento podem surgir no pavimento a médio e a longo prazo devido: - Ao tráfego de veículos sobre o pavimento; - Ao efeito das intempéries (efeito devido ao clima), tais como: chuvas, altas temperaturas, baixas temperaturas; e - À oxidação (ou envelhecimento) do cimento asfático de petróleo (CAP), que reage com o oxigênio do ar e oxida (ou envelhece). OBS. Em pavimentos de concreto de cimento Portland costuma-se utilizar juntas de dilatação térmica para combater os efeitos danosos causados pelas altas temperaturas.

166 Erros de projeto de pavimentos Como exemplo de erros no projeto de pavimentos, os quais podem causar defeitos precoce, ou mais cedo, no pavimento pode-se citar: - Subdimensionamento das camadas do pavimento inclusive da camada asfáltica; - Mau dimensionamento do sistema de drenagem, o que possibilita a penetração de água no pavimento; - Subdimensionamento do tráfego que atuará sobre o pavimento; e - Etc Erros de execução de pavimentos Como exemplo de erros de execução de pavimentos, os quais podem causar defeitos precoce, ou mais cedo, no pavimento pode-se citar: - Compactação inadequada das camadas de solo do pavimento, o que pode causar recalques ou afundamentos da pista, ou causar ruptura da pista; - Compactação deficiente da mistura asfáltica, o que pode gerar trincas de couro de jacaré na pista; - Falha na execução da pintura de ligação entre a base e a camada asfáltica, o que facilita o despelamento ou soltura da camada asfáltica e formação de buracos na pista; e - Etc. 2.2 Importância do diagnóstico correto (ou descrição correta do defeito) do defeito no pavimento O diagnóstico (ou descrição) do defeito no pavimento deve ser correta para que a alternativa de restauração do pavimento seja a mais adequada para o problema diagnosticado (ou descrito). Para corrigir um defeito em um pavimento, deve-se conhecer as prováveis causas do surgimento do defeito; Portanto, recomenda-se uma verificação in situ (ou no campo) dos problemas ou defeitos na superfície do pavimento. Deve-se atentar para as seguintes situações quando for realizar a restauração ou manutenção de pavimentos: a) Evitar colocar camada asfáltica de restauração delgada (ou fina) de elevada rigidez (ou elevado módulo de resiliência) sobre pavimento trincado, pois as trincas tendem a se propagar (ou refletir) de baixo para cima, ou da camada antiga para a nova camada de restauração. b) Evitar colocar camada asfáltica de restauração permeável sobre camada asfáltica muito trincada, pois a água pode atravessar a nova camada de restauração e penetrar nas trincas da camada antiga; o que pode facilitar o surgimento de trincas até mesmo buracos na nova camada de restauração.

167 4 3 Terminologia (ou nomenclatura) dos defeitos Para classificação dos defeitos do pavimento utiliza-se a norma DNIT 005- TER Os tipos de defeitos catalogados pela norma brasileira e que são considerados como o indicador da qualidade do pavimento, ou seja, os defeitos considerados no cálculo do Índice de Gravidade (ou severidade) Global (IGG) são: - Fendas (F); - Afundamentos (A); - Corrugações ou ondulações transversais (O); - Exudação (Ex); - Desgaste ou desagregação (D); - Panela ou Buraco (P); e - Remendos (R). O IGG ou o Índice de Gravidade (ou severidade) Global é um indicativo da qualidade da pista; Para obter o IGG, os defeitos da pista são transformados em números, os quais resultam em um valor do IGG para um trecho de pista. A Tabela 3.1 ilustra como se determina a condição de um trecho de pista com base no IGG. Tabela Determinação da condição de um trecho de pista com base no IGG (DNIT 06/2003) Conceito para o trecho de pista IGG Ótimo 0 < IGG 20 Bom 20 < IGG 40 Regular 40 < IGG 80 Ruim 80 < IGG 160 Péssimo IGG > 160 OBS. Maiores detalhes para o cálculo do IGG de pavimentos consulte Bernucci et al. (2008) e as normas: DNIT 003/2003; DNIT 006/2003 e DNIT 007/2003. A seguir, descrevem-se as características dos defeitos do pavimento citados anteriormente. i) As fendas (F) As fendas são aberturas na superfície asfática. As fendas são classificadas como fissuras, quando a abertura no asfalto é perceptível a olho nu a uma distância menor que 1,5 m. As fendas são classificadas como trincas, quando a abertura no asfalto é perceptível a olho nu a uma distância superior que 1,5 m.

168 5 As fendas são subdivididas, quanto à gravidade em 3 (três) classes, as quais são: - Fendas classe 1, são fendas com abertura não superior a 1 mm; - Fendas classe 2, são fendas com abertura superior a 1 mm; e - Fendas classe 3, são fendas com abertura superior a 1 mm e com desagregação ou erosão junto às bordas. Quanto ao tipo, as trincas isoladas podem ser: - Trincas transversais curtas (TTC); - Trincas transversais longas (TTL); - Trincas longitudinais curtas (TLC); - Trincas longitudinais longas (TLL); - Trincas de retração (TRR); - Trincas de bloco (TB), quando as trincas tendem a apresentar uma regularidade geométrica; - Trincas de bloco com erosão (TBE), quando as trincas tendem a apresentar uma regularidade geométrica, e também apresentam erosão junto às bordas das trincas causadas pelo bombeamento; - Trincas tipo couro de jacaré (J), são trincas que tem aparência do couro do jacaré; e - Trincas tipo couro de jacaré com erosão (JE), são trincas que tem aparência do couro do jacaré e apresentam erosão junto às bordas. OBS(s). a) Bombeamento é o processo de expulsão pelas trincas de finos misturado com água da base do pavimento; O bombeamento ocorre devido à pressão do tráfego sobre a base saturada de água, e a existência de trincas no pavimento; e b) No tópico 4 desta apresentação serão mostradas fotos, que ilustram os diversos tipos de trincas descritas. ii) Os afundamentos (A) Os afundamentos é um tipo de defeito da superfície asfáltica derivado (ou oriundo) de deformações permanentes; Seja causado por deformações permanentes do revestimento asfáltico, seja causado por deformações permanentes das camadas subjacentes ou do subleito. Os afundamentos são classificados como: - Afundamento por consolidação (AC) O afundamento por consolidação ocorre por densificação, ou compactação, em diferentes regiões do material do pavimento; - Afundamento por consolidação localizado (ALC) Ocorre quando o afundamento por consolidação devido à densificação, ou compactação, do material do pavimento é menor que 6 m; - Afundamento por consolidação longitudinal nas trilhas de roda (ATC) Ocorre quando o afundamento por consolidação devido à densificação, ou compactação, do material do pavimento é maior que 6 m; - Afundamentos plásticos (AP) Os afundamentos plásticos ocorrem principalmente devido à fluência (ou fluidez) do material asfáltico; e - Afundamento plástico longitudinal de trilha de roda (ATP) Ocorre no sentido longitudinal da pista devido à fluência (ou fluidez) do material asfáltico, e ocorre formação de trilhas de rodas e levantamento do asfalto na borda da trilha de roda.

169 6 OBS. O excesso de ligante asfáltico mistura asfáltica associado a altas temperaturas na pista facilita a fluidez (ou movimentação) da massa asfáltica. iii) As corrugações (O) As corrugações (O) são deformações transversais ao longo do eixo da pista, geralmente, têm formas de ondas com cristas e depressões. Nas corrugações a distância entre duas cristas das ondas varia da ordem de centímetros a dezenas de centímetros. As corrugações são provavelmente causadas pela aceleração e desaceleração dos veículos pesados lentos em locais de rampa. iv) As ondulações (O) As ondulações (O) são, também, deformações transversais ao longo do eixo da pista, geralmente, têm formas de ondas com cristas e depressões. As ondulações são causadas por consolidação diferencial do subleito. Nas ondulações a distância entre duas cristas das ondas varia da ordem de 1 (um) metro ou mais. v) A exudação (Ex) A exudação é um defeito caracterizado pelo surgimento de ligante asfáltico em abundância na superfície da pista, o que causa manchas escurecidas na pista. A exudação é causada pelo excesso de ligante asfáltico na massa asfáltica. v) O desgaste ou desagregação (D) Desgaste ou desagregação é o desprendimento de agregados da massa asfáltica. vi) A panela ou buraco (P) Panela ou buraco é uma cavidade no revestimento asfáltico, podendo ou não atingir as camadas subjacentes (ou inferiores) do pavimento. vii) O remendo (R) O remendo é um tipo de defeito, apesar de estar relacionado com a conservação da superfície asfáltica. O remendo caracteriza-se pelo preenchimento de panelas, ou buracos, ou de qualquer outro orifício ou depressão na pista, que é realizado com massa asfáltica.

170 7 viii) Outros defeitos na pista Além dos defeitos apresentados, anteriormente, também são considerados defeitos na pista, os quais merecem restauração os seguintes defeitos: - Escorregamento do revestimento asfáltico; - Bombeamento de finos; - Polimento dos agregados ou exposição dos agregados graúdos; - Trincas próximo ao acostamento; - Falhas do bico do espagidor de ligante asfáltico; - Desnível acentuado entre pista e acostamento; - Etc. 4 Indicação individual de cada defeito no pavimento e determinação de sua provável causa A seguir, serão apresentadas algumas fotos de defeitos na pista e a provável causa dos defeitos. A Figura 4.1 mostra a foto de uma trinca isolada longitudinal curta (TLC) na camada asfáltica, a qual é indicada pela seta. As trincas isoladas longitudinais curtas (TLC) são causadas por: - Temperatura de dosagem da mistura asfáltica, ou temperatura de compactação da mistura asfáltica fora das especificações normativas; e/ou - Envelhecimento (ou oxidação) do ligante asfáltico. Figura Trinca isolada longitudinal curta (TLC) na camada asfáltica, a qual é indicada pela seta

171 8 A Figura 4.2 ilustra trincas longitudinais longas (TLL) na camada asfáltica, que é um defeito no pavimento, provavelmente, causado por: - Recalques diferenciais na pista; e/ou - Falha na compactação da pista, um lado da pista foi mais compactado que o outro; e/ou - Envelhecimento (ou oxidação) do ligante asfáltico. Figura Trincas longitudinais longas (TLL) na camada asfáltica A Figura 4.3 mostra trincas de reflexão (TRR) na camada asfáltica, que é um defeito causado pela propagação (ou reflexão) de trincas oriundas da camada inferior. A Figura 4.4 ilustra trincas de bloco (TB) na camada asfáltica, que é um defeito no pavimento causado pela propagação (ou reflexão) das trincas da base ou camada inferior.

172 9 Figura Trincas de reflexão (TRR) na camada asfáltica Figura Trincas de bloco (TB) na camada asfáltica

173 10 A Figura 4.5 mostra as trincas tipo couro de jacaré (J) na camada asfáltica, que é um defeito, provavelmente, causado por: - Fadiga causada por repetição de carga; e/ou - Envelhecimento (ou oxidação) do ligante asfáltico e perda da flexibilidade da massa asfáltica; e/ou - Excesso de temperatura na usinagem da mistura asfáltica; e/ou - Baixo teor de ligante asfáltico na mistura asfáltica; e/ou - Etc. Figura Trincas tipo couro de jacaré (J) na camada asfáltica A Figura 4.6 ilustra um conjunto de trincas longitudinais longas (TLL) na camada asfáltica, que é um defeito no pavimento causado pelo umedecimento da base por infiltração da água pelo acostamento, e também pela ação do tráfego. A Figura 4.7 mostra uma trinca de retração térmica na camada asfáltica, que é um defeito causado pela atuação de baixas temperaturas sobre a pista. Pode-se observar na parte superior da Figura 4.7, que o talude da rodovia, ainda, se encontra coberto neve.

174 11 Figura Conjunto de trincas longitudinais longas (TLL) na camada asfáltica Figura Trinca de retração térmica na camada asfáltica

175 12 A Figura 4.8 ilustra um afundamento por consolidação em trilha de roda (ATC) na camada asfáltica, que é um defeito no pavimento causado pela compactação, ou aumento da densidade, das camadas subjacentes à camada asfáltica. Pode-se observar, na Figura 4.8, que, após uma chuva há concentração de água na trilha de roda formada pelo afundamento por consolidação. OBS. No afundamento por consolidação em trilha de roda, geralmente, desenvolvem-se trincas dentro da trilha de roda. Figura Afundamento por consolidação em trilha de roda (ATC) na camada asfáltica A Figura 4.9 mostra um afundamento por consolidação localizada (ALC) na camada asfáltica, que é um defeito, provavelmente, causado: - Pela baixa compactação do solo da base; e/ou - Pela infiltração de água na base, e aumento da deormabilidade (ou diminuição do módulo de resiliência) do material da base. Pode-se observar, na Figura 4.9, que na região do afundamento por consolidação a camada asfáltica apresenta trincas. A Figura 4.10 ilustra uma rodeira ou afundamento plástico nas trilhas de roda (ATP) na camada asfáltica, que é um defeito no pavimento, provavelmente, causado: - Pelo excesso de ligante asfáltico na mistura asfáltica; e/ou - Pelo excesso de finos (ou material de preenchimento) na mistura asfáltica; e/ou - Pelas altas temperaturas que causam a fluidez (ou movimentação) da massa asfáltica.

176 13 Figura Afundamento por consolidação localizado (ALC) na camada asfáltica Figura Afundamento plástico nas trilhas de roda (ATP) na camada asfáltica

177 14 A Figura 4.11 mostra um escorregamento de massa asfáltica (E) da camada asfáltica, que é um defeito causado pelo excesso de ligante na massa asfáltica e pela ação do tráfego. Figura Escorregamento de massa asfáltica (E) da camada asfáltica A Figura 4.12 ilustra um outro tipo de escorregamento da massa asfáltica, que é um defeito causado pela falta de pintura de ligação entre a base e acamada asfáltica. Figura 4.13 mostra a corrugação (O) na camada asfáltica, a qual são ondas com espaçamento pequeno entre as cristas das ondas (espaçamento de centímetros a dezenas de centímetros); Provavelmente, a corrugação (O) é um defeito no pavimento causado pela aceleração e desaceleração de veículos lentos e pesados em locais de rampa.

178 15 Figura Escorregamento da massa asfáltica (E) causado pela falta de pintura de ligação entre a base e acamada asfáltica Figura Corrugação (O) na camada asfáltica, a qual são ondas com espaçamento pequeno entre as cristas das ondas (espaçamento de centímetros a dezenas de centímetros)

179 16 A Figura 4.14 ilustra uma exudação (Ex) na camada asfáltica, a qual é causada pelo excesso de ligante na massa asfáltica. A exudação é um defeito caracterizado pelo surgimento de ligante asfáltico em abundância na superfície da pista, o que causa manchas escurecidas na pista. Figura Exudação (Ex) na camada asfáltica Figura 4.15 mostra a desagregação ou desgaste (D) dos agregados na pista, que é um defeito, provavelmente, causado: - Pela má adesividade ligante-agregado e ação do tráfego; e/ou - Pelo pouco teor de ligante na massa asfáltica. OBS. Desgaste ou desagregação é o desprendimento de agregados da massa asfáltica. A Figura 4.16 ilustra o polimento da pista ou exposição dos agregados graúdos da pista; O polimento é um defeito do pavimento causado pela má adesividade entre os agregados miúdos e o ligante asfáltico; Pois, os agregados miúdos se soltam devido à ação do tráfego.

180 17 Figura Desagregação ou desgaste (D) dos agregados na pista Figura Polimento da pista ou exposição dos agregados graúdos da pista

181 18 A Figura 4.17 mostra uma panela ou buraco (P) no pavimento na fase inicial, quando ainda se concentra na camada asfáltica. A panela é um defeito no pavimento causado por: - Trincas no pavimento e ação do tráfego; e/ou - Má compactação da massa asfáltica; e/ou - Penetração de água na camada de base do pavimento; e/ou - Ausência de pintura de ligação entre a base e a massa asfáltica. Figura Panela ou buraco (P) no pavimento na fase inicial, quando ainda se concentra na camada asfáltica A Figura 4.18 mostra uma panela ou buraco (P) no pavimento em fase avançada, quando o buraco penetra na camada de base do pavimento. A panela é um defeito no pavimento causado por: - Trincas no pavimento e ação do tráfego; e/ou - Má compactação da massa asfáltica; e/ou - Penetração de água na camada de base do pavimento; e/ou - Ausência de pintura de ligação entre a base e a massa asfáltica. A Figura 4.19 ilustra um remendo (R) na camada asfáltica, o qual se distingue da pista. Apesar de ser uma atividade de conservação da pista os remendos são considerados um defeito no pavimento.

182 19 Figura Uma panela ou buraco (P) no pavimento em fase avançada, quando o buraco penetra na camada de base do pavimento Figura Um remendo (R) na camada asfáltica A Figura 4.20 mostra a foto de uma pista com segregação (ou separação) de material. Observa-se, na Figura 4.20, que uma parte da pista que é brilhosa, há concentração de ligante, enquanto a outra parte da pista parece ocorrer desagregação (ou soltura) de material ou agregado.

183 20 As prováveis causas do defeito tipo segregação (ou separação) do material da camada asfáltica são: - Excesso de ligante em alguns pontos da massa asfáltica, e falta de ligante em outros pontos da massa asfáltica; e/ou - Má usinagem da massa asfáltica; e/ou - Variações de temperatura na massa asfáltica, quando a massa asfáltica é distribuída na pista. Figura Pista com segregação (ou separação) de material Figura 4.21 ilustra o bombeamento de finos na pista, ou seja, a subida de material fino da base misturado com água para pista. A causa do defeito bombeamento na pista associa-se: - A existência de trincas na pista; - A uma base saturada de água; e - Ao tráfego que aumenta a pressão da água na base e faz a água e os finos subirem para a superfície pelas trincas no pavimento. A Figura 4.22 mostra um defeito denominado falha de bico de espargidor (ou espalhador), que ocorre em camadas tipo tratamento superficial. As setas, na Figura 4.22, indicam os pontos em que ocorre a falha no bico do espargidor do ligante asfáltico, o que causa uma má aderência do agregado ao ligante asfáltico, resultando no desprendimento do agregado da massa asfáltica devido ao tráfego.

184 21 Figura Bombeamento de finos na pista, ou seja, a subida de material fino da base misturado com água para pista Figura Falha de bico de espargidor (ou espalhador), que ocorre em camadas tipo tratamento superficial

185 22 Figura 4.23 ilustra um recalque diferencial na pista, que é um defeito no pavimento, provavelmente, causado: - Pela má compactação das camadas subjacentes do pavimento; e/ou - Pela má compactação do subleito do pavimento; e/ou - Pelo recalque por adensamento do subleito. Figura Recalque diferencial na pista 5 Atividades de manutenção e reabilitação do pavimento A Tabela 5.1 mostra uma série de defeitos que ocorrem nos pavimentos de asfalto ou flexíveis, e indica algumas atividades de manutenção e reabilitação recomendadas para o pavimento. As atividades de manutenção têm por objetivo preservar ou manter o período para o qual o pavimento foi projetado, ou seja, evitar a deterioração precoce (ou antes do tempo) do pavimento. As atividades de reabilitação têm por objetivo aumentar o período para o qual o pavimento foi projetado, ou seja, aumentar a vida de projeto do pavimento.

186 23 Tabela Algumas atividades de manutenção e reabilitação dos defeitos Tipo de defeito Trinca por fadiga do revestimento (ou trica couro de jacaré) Atividade de manutenção e reabilitação Manutenção: Remendo do pavimento (em caso localizado); Aplicação de lama asfáltica; ou aplicação de tratamento superficial. Reabilitação: Recapeamento do trecho. Trincas em bloco Manutenção: Aplicação de selante, ou aplicação de tratamento superficial, ou aplicação lama asfáltica, ou recapeamento fino. Reabilitação: Recapeamento do trecho. Trinca longitudinal Trinca por reflexão, trincas por retração (devido a baixas temperaturas) Trincas transversais Trincas nos bordos da pista Corrugação Panelas ou buracos Agregados polidos Exudação Manutenção: Tricas com abertura de 3 a 20 mm devem ser limpas e receber selante. Reabilitação: Trincas com abertura superior a 20 mm devem ser reparadas com remendo. Manutenção: Tricas com abertura de 3 a 20 mm devem ser limpas e receber selante, ou receber aplicação de tratamento superficial ou lama asfáltica. Reabilitação: Recapeamento. Tricas maiores que 20 mm devem receber remendo de tratamento superficial ou CAUQ de granulometria fina. Manutenção: Utilizar selante para evitar entrada de água, que causa enfraquecimento estrutural do pavimento. Manutenção: Selagem da tricas com selante para evitar que a água penetre no pavimento e cause enfraquecimento estrutural. Manutenção: Execução de remendos. Reabilitação: Retirada da capa asfáltica por fresagem, nivelamento da pista e execução de nova capa asfáltica. Manutenção: Execução de remendos (ou tapa buracos). Reabilitação: Recapeamento da pista (ou reforço estrutural) após a execução dos remendos. Manutenção: Aplicação de lama asfáltica ou realização de um tratamento superficial. Reabilitação: Construção de uma camada fina sobre a camada com polimento. Manutenção: Realização de um tratamento superficial, ou aplicação e compactação de areia quente a qual deve ser varrida após a aplicação. Reabilitação: Fesagem da capa asfáltica e reconstrução da capa asfáltica com material de melhor qualidade

187 24 Tabela Algumas atividades de manutenção e reabilitação dos defeitos (Continuação) Tipo de defeito Atividade de manutenção e reabilitação Desgaste ou desagregação Bombeamento Deformação permanente (Afundamento por Consolidação em Trilha de Roda ATC; e Afundamento Plástico nas Trilhas de Roda ATP) Remendo Manutenção: Aplicação de selante, ou aplicação de lama asfáltica. Reabilitação: Recapeamento com uma camada fina de asfalto sobre a camada com o problema. Manutenção: Realização de drenagem profunda no pavimento, e fresagem e reconstrução do trecho com problema de bombeamento. Manutenção: Preenchimento das depressões: Recapeamento fino (nas fases iniciais), ou recapeamento espesso quando a deformação for profunda. Reabilitação: Fresagem e reconstrução da base e/ou da capa asfáltica. Reabilitação: Fresagem e reconstrução da capa asfáltica. Referências Bibliográficas A GUIDE TO THE VISUAL ASSESSMET OF PAVEMENT CONDITION - Austroroads Publication N. AP-8/87. Sydney, Australia, p. BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica. Rio de Janeiro - RJ: Gráfica Imprinta, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 005-TER: Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos: terminologia. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 006-PRO: Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirígidos. Rio de Janeiro - RJ DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 007-PRO: Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogênio de rodovias de pavimentos flexíveis e semirígidos para gerência de pavimentos e estudos de projetos. Rio de Janeiro - RJ FERNANDES JÚNIOR, J. L.; ODA, S.; ZERBINI, L. F. Defeitos e atividades de manutenção e reabilitação em pavimentos asfálticos. São Carlos - SP: Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo, p. MEDINA, J. Mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro - RJ: Universidade Federal do Rio de Janeiro, p. NOGAMI, J. S.; VILLIBOR, D. F. Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos. São Paulo - SP: Editora Vilibor, p.

188 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 12) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Pavimentos rígidos (1. o Parte) Conteúdo da parte 1 1 Introdução 2 Comparação entre pavimentos rígidos e flexíveis 3 Tipos de pavimentos rígidos 4 Juntas, barras de transferência e barras de ligação de pavimentos rodoviários de concreto 5 Elementos para o cálculo da dilatação térmica do concreto

189 2 1 Introdução 1.1 Características gerais dos pavimentos rígidos Os pavimentos de concreto ou rígidos são aqueles cuja camada de rolamento (ou revestimento) é elaborada com concreto, que é produzido com agregado e cimento Portland. Os pavimentos rígidos são pouco deformáveis, e são constituídos por camadas que trabalham sensivelmente à tração. A deformabilidade elástica dos pavimentos rígidos é caracterizada pelo módulo de elasticidade (E). No caso de pavimento de concreto de cimento Portland, a deformabilidade elástica chega a ser superior a MPa. OBS. No caso de pavimentos flexíveis de concretos asfálticos (CAUQ), a deformabilidade elástica costuma variar de MPa até MPa. A deformabilidade elástica da camada asfáltica dos pavimentos flexíveis é caracterizada pelo módulo de resiliência (Mr). Geralmente, os pavimentos rígidos são formados por placas de concreto de cimento Portland (com armadura ou não), as quais são apoiadas sobre uma camada de transição chamada de subbase, que se localiza sobre o subleito (ou solo de fundação do pavimento). Os pavimentos rígidos são mais utilizados em: a) Pistas submetidas a tráfego pesado; b) Pátios (ou praças) industriais; c) Pátios de portos; d) Pistas de terminais de ônibus; c) Pátios de pedágios; e d) Pistas de aeroportos. Uma característica marcante dos pavimentos rígidos, é que o carregamento oriundo das rodas dos veículos é distribuído sobre subleito, através de uma área de grande dimensões, como mostra a Figura 1.1. Nos pavimentos rígidos a placa de concreto desempenha ao mesmo tempo o papel de revestimento e base (a qual serve para atenuar as tensões que chegam a subbase). Figura Distribuição de tensões no subleito em pavimentos rígidos, a qual é realizada em uma área de grandes dimensões

190 3 1.2 Histórico dos pavimentos rígidos ou de concreto a) Pavimentos de concreto no mundo Os registros indicam que o primeiro pavimento de concreto foi construído na Europa, na cidade universitária francesa de Grenoble, em Ainda, na Europa, a Suíça iniciou a construção de pavimentos de concreto em 1909, e até 1969 a Suíça já possuía mais de 9 milhões de metros quadrados de estradas de concreto. OBS. 9 milhões de m 2 equivalem a Km de uma pista simples com 7,2 m de largura, ou com duas faixas de 3,60 m. Na América, o primeiro pavimento rígido foi construído no estado de Ohio, EUA, para pavimentar uma avenida em Nos EUA, até 1925 já haviam sido construídos mais de 70 mil Km de rodovias pavimentadas com concreto. Dados de 1999 indicam que rodovias pavimentadas com concreto correspondem a 20% da malha pavimentada dos EUA, e 40% da malha pavimentada da Alemanha. A Figura 1.2 mostra a rodovia interestadual U.S (pavimentada em concreto), em Deland (Flórida - EUA), após 60 anos de sua construção. Pode-se observar, na Figura 1.2, que a rodovia em questão ainda está apta para utilização. Figura Rodovia interestadual U.S (pavimentada em concreto), em Deland (Flórida - EUA), após 60 anos de sua construção

191 4 b) Pavimentos de concreto no Brasil No Brasil, o primeiro pavimento de concreto foi executado em 1925 ligando as cidades de Riacho Grade e Cubatão, e a estrada possuía apenas 8 Km. A primeira grande estrada de pavimento de concreto no Brasil foi iniciada em 1938 ligando Recife a Caruaru com, aproximadamente, 120 Km de extensão em pista simples. As rodovias de concreto feitas no Brasil têm apresentado alta durabilidade e alto desempenho; Por exemplo: A rodovia dos imigrantes entre São Paulo e Santos, após 30 anos de utilização necessitou apenas de substituir 6,5% do total de suas placas de concreto. Em 2005, dos Km da malha rodoviária pavimentada do Brasil, apenas, cerca de 1% da malha era constituída de pavimentos de concreto, o que demonstra uma alta competitividade dos pavimentos flexíveis. A Figura 1.3 ilustra algumas rodovias de concreto brasileiras, onde pelo aspecto das rodovias com o tempo, pode-se verificar a alta resistência das rodovias de concreto. Figura Algumas rodovias de concreto brasileiras (Av. Edson Passos; Rodovia Itaipava - Teresópolis), onde pelo aspecto das rodovias com o tempo, pode-se verificar a alta resistência das rodovias de concreto

192 5 Figura Algumas rodovias de concreto brasileiras (Av. Praia da Boa Viagem), onde pelo aspecto das rodovias com o tempo, pode-se verificar a alta resistência das rodovias de concreto (continuação) 1.3 Dados importantes relacionados aos pavimentos rígidos Apesar das rodovias de concreto serem muito utilizadas para o tráfego pesado, já se observa em alguns países (Suíça, Suécia e País de Gales) a utilização de rodovias de concreto para tráfego leve. OBS. De acordo com Barros e Preussler 1985 (apud Nogami e Villibor 1995), tem-se que: a) O tráfego é leve, quando 1, < N 1, solicitações; b) O tráfego é pesado, quando 1, < N 5, solicitações; e c) N é o número de solicitações do eixo de 8,2 ton no período de projeto (P). As inovações tecnológicas recentes, tais como as usinas de concreto de alta produção e as vibroacabadoras de concreto de alta capacidade têm tornado o pavimento de concreto: barato, confortável e fácil de executar. A Figura 1.4 mostra uma usina de concreto de alta produção, a qual tem a capacidade de produzir 200 m 3 de concreto por hora. A Figura 1.5 mostra uma vibroacabadora de concreto de alta capacidade (modelo: GP-2600), a qual tem a capacidade de executar pavimentos de 10 m de largura, e uma produtividade de 1,5 Km de pavimento por dia. OBS. Vibroacabadora de concreto é uma máquina vibratória que executa a construção de pistas de concreto com alta produtividade (em termos de Km de pista por dia).

193 6 Figura Usina de concreto de alta produção, a qual tem a capacidade de produzir 200 m 3 de concreto por hora Figura Vibroacabadora de concreto de alta capacidade (modelo: GP-2600), a qual tem a capacidade de executar pavimentos de 10 m de largura, e uma produtividade de 1,5 Km de pavimento por dia 2 Comparação entre pavimentos rígidos e flexíveis A Tabela 2.1 mostra uma comparação entre os pavimentos rígidos e os pavimentos flexíveis. Na comparação, consideram-se diversos itens de interesse rodoviário; Pode-se observar na tabela, em questão, que os pavimentos rígidos apresentam maiores vantagens sobre os pavimentos flexíveis.

194 Tabela Comparação entre os pavimentos rígidos e os pavimentos flexíveis 7 Item comparado Pavimento rígido Pavimento flexível Vida útil Qualidade da superfície de rolamento Resistência aos ataques químicos Vida útil maior que 20 anos A superfície de rolamento se mantem integra por muitos anos Resistente aos ataques químicos (de óleos, graxas e combustíveis) Vida útil no máximo igual a 15 anos Buracos (ou panelas) e rodeiras (ou trilha de rodas) são problemas frequentes, e podem causar danos aos veículos Pouco resistente a ataques químicos (de óleos, graxas e combustíveis) Resistência mecânica da camada Manunteção e conservação Textura (ou rugosidade) da superfície de rolamento Aproveitamento da luminosidade Resistência ao intemperismo (resistência as altas temperaturas ou as chuvas abundantes) Drenagem A resistência mecânica a tração e a resistência ao desgaste por atrito aumenta com o tempo Ocorrem raramente, o que favorece o fluxo do tráfego A rugosidade da superfície oferece maior segurança contra a derrapagem Permite melhor reflexão ou propagação da luz que incide sobre o pavimento, pode gerar uma economia de 30% em gastos com iluminação da via Muito resistente as altas temperaturas ou as chuvas abundantes Praticamente impermeável; Requer menores inclinações transversais para escoar a água superficial O ligante asfáltico da camada sofre oxidação (ou evelhecimento) com o tempo, o que facilita o sugimento de trincas e buracos na pista Ocorrem rotineiramente, e costumam interroper o tráfego A rugosidade da superficie é mais lisa e pode ficar escorgadia quando molhada A reflexão ou propagação da luz que incide sobre o pavimento é reduzida, pelo fato do pavimento ser escuro e refletir pouco a luz As altas temperaturas ou as chuvas abundantes podem provocar soltura dos agregados da camada de rolamento Absorve a água com rapidez e retém a água; Requer maiores inclinações transversais para escoar a água superficial OBS. De acordo com Delatte (2008), o pavimento de concreto tem vida útil de 1,5 a 2 vazes mais do que o pavimento asfáltico projetado para tráfico similar.

195 8 3 Tipos de pavimentos rígidos Atualmente, existem 7 (sete) tipos de pavimentos rígidos, os quais são: i) Pavimento de concreto simples; ii) Pavimento de concreto simples com barras de transferência de carga; iii) Pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural; iv) Pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural; v) Pavimento estruturalmente armado; vi) Pavimento de concreto protendido; e vii) Pavimento de concreto Whitetopping. OBS(s). a) Os pavimentos dos itens i, ii, iii e iv podem ser projetados pelo método da PCA (1984), o qual será apresentado neste curso; e b) Os pavimentos dos itens i, ii, iii e iv trabalham sob atuação de esforços de tração, mas sem a utilização de armaduras para combater os esforços de tração, por isso apresentam maiores espessuras em relação ao pavimento estruturalmente armado. i) Pavimento de concreto simples Os pavimentos de concreto simples apresentam as seguintes características: a) São pavimentos formados por placas de concreto de 4 a 5 m de comprimento, e de 3 a 3,75 m de largura. b) São pavimentos em que existe uma junta de retração (ou contração) entre as placas de concreto. c) São pavimentos em que a espessura das placas de concreto costuma variar de 12 a 34 cm. OBS. Geralmente, as inclinações transversais e longitudinais da pista são dadas ainda na fase de terraplanagem, antes da construção da subbase e das placas de concreto. A Figura 3.1 ilustra um pavimento de concreto simples.

196 9 Figura Pavimento de concreto simples ii) Pavimento de concreto simples com barras de transferência de carga Os pavimentos de concreto simples com barras de transferência de carga apresentam as seguintes características: a) São pavimentos formados por placas de concreto: com 4 a 5 m de comprimento; com 3 a 3,75 m de largura; e espessura, geralmente, variando entre 12 a 34 cm. b) São pavimentos em que existe uma junta de retração (ou contração) entre as placas de concreto. c) São pavimentos que apresentam barras de transferência de carga de uma placa para outra; sendo que tais barras servem para: Combater os degraus na pista, que causam desconforto ao usuário do pavimento; e Combater a ruína (destruição) do pavimento, que pode ocorrer na região da junta de retração entre as placas de concreto. A Figura 3.2 ilustra um pavimento de concreto simples com barras de transferência carga.

197 10 Figura Pavimento de concreto simples com barras de transferência carga iii) Pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural Os pavimentos de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural apresentam as seguintes características: a) São pavimento com grande espaçamento entre as juntas de retração, a distância entre as juntas de retração pode alcançar até 30 m. b) São pavimentos formados por placas de concreto: com até 30 m de comprimento; com 3 a 5 m de largura; e espessura variando entre 12 a 34 cm. c) São pavimentos em que a armadura distribuída na parte superior da placa de concreto combate as fissuras por retração do concreto. A armadura é dita descontínua, pois antes da junta de retração entre as placas de concreto a armadura é cortada, ou seja, a armadura de uma placa não prossegue para outra placa. Neste tipo de pavimento, a armadura de retração deverá ficar posicionada no terço superior da placa, não mais de 5 cm da superfície. A Figura 3.3 ilustra um pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural.

198 11 Figura Pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural Dimensionamento da armadura de retração De acordo ao Manual de pavimentos rígidos (2005), quando forem projetadas placas de concreto com comprimento superior a 5 m, deverá ser colocada no pavimento de concreto uma armadura para combater os esforços de retração. A armadura de retração devera ficar posicionada no terço superior da placa, não mais de 5 cm da superfície. A armadura de retração deverá ser de aço CA-60, e o peso específico do concreto utilizado na placa de concreto deverá ser da ordem de 24 kn/m 3. Uma vez dimensionada a armadura de retração pode-se comprar no mercado as telas soldadas, o que otimiza o processo construtivo no campo. A armadura de retração disposta na placa no sentido longitudinal (As L ) é obtida pela seguinte equação: F.L.h As L (3.1) 333 e ainda, sendo a armadura de retração disposta na placa no sentido transversal (As T ) obtida pela seguinte equação: F.L.h As T 333 (3.2)

199 Série Designação Longit. Transvers. Longit. Transvers. Longit. Transvers. Largura Comprimento (kg/m 2 ) 12 em que: As L = armadura de retração disposta na placa no sentido longitudinal (cm 2 /m); As T = armadura de retração disposta na placa no sentido transversal (cm 2 /m); L = comprimento da placa (m); h = espessura da placa (cm); e F = coeficiente de atrito entre a placa de concreto e a subbase. OBS. O coeficiente de atrito entre a placa de concreto e a subbase (F) pode ser adotado como sendo igual a 2. A Tabela 3.1 mostra as características das telas soldadas quadradas de aço CA-60 existentes no mercado brasileiro, as quais são muito úteis para construção de pavimentos. Tabela Características das telas soldadas quadradas de aço CA-60 existentes no mercado brasileiro Aço CA-60 Espaçamento entre os fios (cm) Diâmetro dos fios (mm) Seções (cm 2 /m) Dimensões (m) Peso 92 Q ,20 4,20 0,92 0,92 2,45 6,00 1, Q ,20 4,20 1,38 1,38 2,45 6,00 2, Q ,50 4,50 1,59 1,59 2,45 6,00 2, Q ,00 5,00 1,96 1,96 2,45 6,00 3, Q ,60 5,60 2,46 2,46 2,45 6,00 3, Q ,00 6,00 2,83 2,83 2,45 6,00 4, Q ,00 8,00 3,35 3,35 2,45 6,00 5, Q ,10 7,10 3,96 3,96 2,45 6,00 6, Q ,00 8,00 5,03 5,03 2,45 6,00 7, Q ,00 9,00 6,36 6,36 2,45 6,00 10, Q ,00 10,00 7,85 7,85 2,45 6,00 12,46 iv) Pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural Os pavimentos de concreto com armadura contínua e sem função estrutural apresentam as seguintes características: a) São pavimentos sem as juntas de retração. b) São pavimentos formados por uma única placa de concreto com as seguintes características: Placa com sem juntas de retração; Placa com comprimento indeterminado (só depende da capacidade de execução diária); Placa com 3 a 5 m de largura; e Placa com espessura variando entre 12 a 34 cm.

200 c) São pavimentos em que a armadura distribuída na parte superior da placa de concreto combate as fissuras por retração do concreto. A armadura é dita contínua, pois não há junta de retração, e a armadura se estende por toda placa de concreto, que forma a pista. Neste tipo de pavimento, a armadura de retração deverá ficar posicionada no terço superior da placa, não mais de 5 cm da superfície. Neste tipo de pavimento é necessário executar, apenas, juntas tipo construtivas. Neste tipo de pavimento pode ocorrer certa fissuração superficial do concreto, porém as fissuras ficam fortemente unidas devido à armadura. OBS. O tema juntas construtivas será abordado em tópico futuro. A Figura 3.4 ilustra um pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural. 13 Figura Pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural

201 14 v) Pavimento estruturalmente armado Os pavimentos de concreto estruturalmente armados apresentam as seguintes características: a) O pavimento apresenta armadura de tração no banzo tracionado (ou parte tracionada) da placa de concreto, ou seja, o pavimento apresenta armadura na parte inferior da linha neutra da seção da placa, a qual serve para combater os grandes esforços de tração, que atuam na parte inferior da placa. b) O pavimento de concreto estruturalmente armado apresenta espessuras reduzidas da placa de concreto, em relação aos tipos de pavimento de concreto sem armadura de tração, os quais foram descritos anteriormente (pav. de concreto simples, pav. de concreto com barras de transferência, e etc.). Não há um método internacionalmente aceito para o dimensionamento dos pavimentos de concreto estruturalmente armados. Os pavimentos de concreto estruturalmente armados, ainda são pouco utilizados. Os pavimentos estruturalmente armados geralmente apresentam placas: com 4 a 6 m de comprimento; e com 3 a 5 m de largura. A Figura 3.5 ilustra um pavimento de concreto estruturalmente armado observa-se que, além da armadura de tração no banzo ou na parte inferior da placa, também é utilizada uma armadura na parte superior a qual ajuda a absorver esforços de compressão no concreto. Figura Pavimento de concreto estruturalmente armado

202 15 vi) Pavimento de concreto protendido Protensão é o ato de se aplicar tensões de compressão no concreto durante a sua fase construtiva. O processo de protensão consiste em: Executar uma pré-tração em barras de aço; depois executar a conctretagem da placa; e, finalmente, soltar as barras de aço tracionadas, quando o concreto estiver seco. Assim sendo, o concreto fica submetido a uma tensão de compressão prévia, o que lhe confere uma maior resistência aos esforços de tração. As principais características do pavimento de concreto protendido são as seguintes: a) Possibilidade de executar placas de concreto grandes dimensões; b) Possibilidade de executar placas de concreto de pequenas espessuras; c) O pavimento de concreto protendido descarta a necessidade de juntas de contração (ou retração); e d) O pavimento de concreto protendido requer concretos com elevada resistência à compressão. vii) Pavimento de concreto Whitetopping O pavimento whitetopping (ou cobertura branca) é uma camada de concreto nova, que é executada diretamente sobre uma camada de pavimento de concreto de cimento Portland antiga, ou uma camada de pavimento de asfalto antiga. Podem ser utilizadas como camada tipo whitetopping os seguintes tipos de pavimentos de concreto: i) Pavimento de concreto simples; ii) Pavimento de concreto simples com barras de transferência de carga; iii) Pavimento de concreto com armadura descontinua e sem função estrutural; iv) Pavimento de concreto com armadura continua e sem função estrutural; v) Pavimento estruturalmente armado; e vi) Pavimento de concreto protendido. Geralmente, as camadas de pavimento tipo whitetopping apresentam pequenas espessuras, as quais variam de 5,1 a 15,2 cm. Uma das obras pioneiras em pavimento tipo whitetopping foi a pista do aeroporto JFK (John F. Kennedy), em Nova York (EUA), a qual apresentava 14 cm de espessura, e foi executada sobre uma antiga pista de concreto asfáltico. A Figura 3.6 ilustra um pavimento tipo whitetopping sendo executado sobre um pavimento antigo na rodovia entre Porto Alegre - Osório no Rio Grande do Sul.

203 16 Figura Pavimento tipo whitetopping sendo executado sobre um pavimento antigo na rodovia entre Porto Alegre - Osório no Rio Grande do Sul 4 Juntas, barras de transferência e barras de ligação de pavimentos rodoviários de concreto 4.1 Juntas transversais de pavimentos rodoviários de concreto As juntas transversais são construídas no sentido da largura da placa de concreto do pavimento, e existem os seguintes tipos de juntas transversais nos pavimentos de concreto rodoviários: a) Juntas de retração (ou contração); b) Juntas de retração com barras de transferência; c) Juntas de construção; e d) Juntas de expansão (ou de dilatação) Juntas transversais de retração (ou contração) A retração (ou contração) do concreto, também chamada de retração hidráulica do concreto é caracterizada pela retração ou diminuição volumétrica do concreto, e ocorre devido à secagem do concreto; A retração ou diminuição volumétrica do concreto se deve, principalmente, pela perda de água do concreto fresco (ou recém lançado) para o meio ambiente, e não devido a reação da água com o cimento do concreto no período de cura do concreto.

204 O processo de retração (ou contração) volumétrica do concreto devido a secagem (ou perda de água para o meio ambiente) do concreto fresco causa deformações de retração (ou contração) na massa de concreto, o que pode fazer surgir fissuras na massa de concreto. OBS(s). a) Cura do concreto é o conjunto de medidas para evitar a evaporação da água presente no concreto fresco (ou recém lançado), e para garantir que a água do concreto reaja com o cimento hidratando-o, o que aumenta a resistência do concreto; e b) Souza (1971) recomenda um período de cura para o concreto de 7 a 10 dias. A Figura 4.1 ilustra o surgimento de uma fissura por retração (ou contração) volumétrica em uma massa de concreto devido à secagem do concreto, ou devido a perda de água para o meio ambiente, do concreto fresco. Destaca-se que a fissura por retração (ou contração) volumétrica na massa de concreto é causada pelas tensões de retração e pelas deformações de retração do concreto. 17 Figura Processo de surgimento de uma fissura por retração (ou contração) volumétrica em uma massa de concreto devido a secagem do concreto, ou devido a perda de água do concreto fresco para o meio ambiente A função das juntas transversais de retração é evitar as fissuras causadas pela retração (ou contração) volumétrica do concreto devido à secagem, ou perda de água para o meio ambiente, da massa fresca (ou recém lançada).

205 18 A junta transversal de retração é formada por meio de um corte ou ranhura na superfície do pavimento de concreto até uma profundidade (P) de: h / 6 P 4 P P cm; D MÁX h / 4; e e em que: P = profundidade da junta de retração transversal (cm); h = espessura ou altura da placa de concreto (cm); e D MÁX = diâmetro máximo do agregado utilizado na produção do concreto do pavimento (cm). são: A junta transversal de retração pode ser feita de duas maneiras, as quais a) A junta pode ser feita por meio da colocação de um perfil metálico ou de plástico duro; Quando concreto, ainda, se apresentar plástico (ou moldável); e b) A junta pode ser feita por meio por meio de uma serra circular com disco diamantado; Quando o concreto, já passou pela fase do seu endurecimento inicial, ou seja, a partir de 12 horas após a concretagem. A abertura da junta transversal de retração (Op) pode variar entre os seguintes valores: 3 mm Op 10 mm em que Op é a abertura da junta transversal de retração. OBS(s). a) É muito comum a utilização de juntas transversais de retração com abertura (Op) igual a 6 mm; e b) A ranhura da junta, também chamada de reservatório da junta transversal deverá ser preenchido com material selante. A Figura 4.2 ilustra juntas de retração (ou contração) abertas no pavimento de concreto, sendo uma junta aberta por meio de serragem, e uma junta aberta no concreto fresco com o uso de perfil (metálico ou de plástico duro). Pode-se observar, na Figura 4.2, que as ranhuras (ou os reservatórios) das duas juntas de retração são preenchidas com material selante; Além disso, a norma recomenda que a borda da junta aberta no concreto fresco deverá sofrer um arredondamento (este procedimento, possivelmente, é realizado para evitar pequenos degraus na pista, que são desconfortáveis ao usuário).

206 19 Figura Juntas de retração (ou contração) abertas no pavimento de concreto, sendo: (a) uma junta aberta por meio de serragem, e (b) uma junta aberta no concreto fresco com o uso de perfil (metálico ou de plástico duro) O espaçamento entre as juntas transversais de retração é definido com base no agregado graúdo utilizado no concreto. A Tabela 4.1 indica, com base no agregado, o espaçamento máximo recomendado para as juntas de retração transversais, para que não haja necessidade de armadura de retração. No Brasil, um espaçamento de juntas transversais de 5 m em 5 m, e um espaçamento de juntas longitudinais menor que 3,75 m, é perfeitamente adequada as nossas condições gerais (climáticas, de tráfego, etc.). A Figura 4.3 mostra a largura e o comprimento das placas de concreto, e também os espaçamentos de juntas transversais e longitudinais, que são recomendados para os pavimentos rodoviários de concreto utilizados no Brasil. OBS. A Figura 4.3 é exemplo de uma pista com 4 (quatro) faixas de tráfego; Mas, pode-se, também, construir pistas simples com duas faixas de tráfego com as placas de concreto com as dimensões recomendadas na Figura 2.3.

207 20 Tabela Espaçamento máximo recomendado para as juntas de retração transversais com base no tipo de agregado graúdo utilizado no concreto, sem a necessidade de utilizar armadura de retração Tipo de agregado graúdo utilizado no concreto Pedra britada granítica Pedra britada calcária Pedra britada sílico-calcarea Pedregulho de calcáreo Seixo rolado Cascalho com diâmetro máximo de 19 mm Cascalho com diâmetro máximo menor que 19 mm Escória de alto forno com diâmetro máximo menor que 19 mm Espaçamento máximo recomendado entre as juntas transversais (m) 5,0 m 5,0 m 5,0 m 5,0 m 4,5 m 4,5 m 4,5 m 4,5 m Figura Largura e o comprimento das placas de concreto, e também os espaçamento de juntas transversais e longitudinais, que são recomendados para os pavimentos rodoviários de concreto utilizados no Brasil

208 4.1.2 Juntas transversais de retração (ou contração) com barras de transferência (ou passadores) 21 i) Introdução Os pavimentos de concreto que não possuem juntas transversais de retração com barras de transferência, quando submetidos ao tráfego pesado (de caminhões, ônibus ou etc.) estão sujeitos ao deslocamento vertical de uma placa de concreto em relação à outra placa vizinha (ou escalonamento), o que causa: a) Desconforto ao usuário do pavimento devido a degraus na pista; e b) Ruína (destruição) do pavimento na região da junta entre as placas de concreto. ii) Função das juntas transversais de retração com barras de transferência As juntas transversais de retração com barras de transferência têm as seguintes funções: a) Controlar as fissuras por retração do concreto; e b) Proporcionar a transferência de parte da carga de uma placa de concreto para outra placa de concreto, diminuindo a ocorrência de degraus na pista. iii) Importância da transferência de carga de uma placa de concreto para outra placa de concerto realizado pelas barras de transferência As barras de aço de transferência localizadas na juntas de retração são importantes no pavimento de concreto, pois possibilita transferir parte da carga atuante em uma placa para outra placa de concreto (vizinha), o que evita ou diminui a ocorrência de um possível deslocamento vertical entre as placas de concreto na região da junta. Assim, as barras de transferência localizadas nas juntas de retração combatem: a) O desconforto ao usuário do pavimento devido a degraus na pista; e b) A ruína (destruição) do pavimento na região da junta entre as placas de concreto. iv) Aspectos construtivos e de dimensionamento das barras de transferência As barras de transferência são de aço liso para permitir pequenas movimentações horizontais entre as placas de concreto. O aço utilizado nas barras de transferência é o aço CA-25 tipo liso. As barras de transferência devem estar localizadas a meia altura da espessura da placa de concreto. As barras de transferência devem ser simétricas em relação a junta de retração, ou seja, metade da barra deve estar em uma placa e a outra metade da barra deve estar na placa de concreto vizinha.

209 22 As barras de transferência devem ter metade de seu comprimento mais 2 cm não aderido ao concreto, ou seja, a barra de transferência não deve ser aderida à placa de concreto vizinha; Assim sendo, as barras devem ser pintadas e depois engraxadas antes concretagem da placa vizinha. OBS(s). a) O fato das barras de transferência serem de aço liso e serem pintadas e depois engraxadas, permitem a movimentação horizontal de uma placa e relação a outra, e contribui para evitar fissuras nas proximidades da junta de retração das placas de concreto; e b) Escalonamento é o deslocamento vertical de uma placa de concreto em relação a outra placa vizinha. A junta de retração aberta entre as placas obedecem o procedimento já descrito no tópico anterior (tópico 4.1.1). A Figura 4.4 mostra uma barra de transferência de carga instalada logo abaixo da junta de retração, entre placas de concreto vizinhas. Pode-se observar, na Figura 4.4, que a barra de transferência de carga é simétrica em relação à junta de retração; Além disso, a barra se localiza a meia altura da espessura das placas de concreto. Figura Barra de transferência de carga instalada logo abaixo da junta de retração, entre placas de concreto vizinhas A Figura 4.5 ilustra uma placa de um pavimento de concreto com as barras de transferências de carga, as quais estão a espera da concretagem da placa de concreto vizinha.

210 23 Figura Placa de um pavimento de concreto com as barras de transferências de carga, as quais estão a espera da concretagem da placa de concreto vizinha Quanto ao dimensionamento e distribuição das barras de transferência de carga em pavimentos de concreto. Tem-se que, para barras lisas de aço CA-25, a Tabela 4.2 fornece, em função da espessura da placa de concreto do pavimento, os valores de projeto: do diâmetro, do comprimento e do espaçamento entre as barras de transferência de carga. Tabela Os valores de projeto: do diâmetro, do comprimento e do espaçamento entre as barras de transferência de carga (para barras lisas de aço CA-25) Espessura das placas de concreto (cm) Diâmetro da barra (mm) Comprimento da barra (cm) Espaçamento entre as barras (cm) Espessura até ,5 até 22, ,5 até 30, Espessura > 30,

211 24 A Figura 4.6 ilustra a disposição (ou organização) das barras de transferência de carga sobre a subbase, antes da concretagem das placas de um pavimento de concreto. Figura Disposição (ou organização) das barras de transferência de carga sobre a subbase, antes da concretagem das placas de um pavimento de concreto Juntas transversais de retração (ou contração) inclinadas (ou oblíquas) i) introdução Na maioria dos projetos, as juntas transversais de retração são ortogonais (ou perpendiculares) ao eixo longitudinal da estrada; Contudo, é possível executar juntas de retração inclinadas em relação ao eixo longitudinal da estrada, as quais são denominadas juntas transversais de retração inclinadas (ou obliquas). Nas juntas inclinadas o carregamento ocorre na junta com menor intensidade, pois apenas um pneu do veículo passa pela junta de cada vez.

212 25 ii) Benefícios das juntas transversais de retração inclinadas (ou obliquas) A utilização de juntas transversais de retração inclinadas trazem consigo os seguintes benefícios: a) Torna o rolamento do veículo na pista mais confortável, quando o veículo passa pela junta; Embora, a literatura não cite, provavelmente, porque a junta inclinada favorece a diminuição do impacto do pneu do veículo com o pequeno degrau que surge na junta quando o veículo passa. b) Aumenta a vida útil do pavimento. iii) Aspectos construtivos das juntas transversais de retração inclinadas (ou obliquas) O afastamento lateral da extremidade da junta de retração transversal inclinada, em relação a sua posição usual, que é ortogonal (ou perpendicular) ao eixo longitudinal da estrada, deverá ser igual à La/5 ou La/6, onde La é a largura da pista. A Figura 4.7 ilustra juntas transversais de retração inclinadas executadas em um pavimento de concreto. Pode-se observar, na Figura 4.7, que o afastamento lateral da junta inclinada pode ser La/5 ou La/6 em relação a posição usual da junta transversal de retração. Figura Juntas transversais de retração inclinadas executadas em um pavimento de concreto

213 26 Segundo a norma, devem ser tomados os seguintes cuidados ao se executar as juntas transversais inclinadas: a) A profundidade da junta de retração inclinada ou da ranhura da junta de retração inclinada deve ser aumentada em 1 cm, em relação as juntas de retração usuais, as quais são ortogonais (ou perpendiculares) em relação ao eixo da estrada. b) A execução de uma junta transversal inclinada deve ser feita com cuidado, principalmente, quando possui barras de transferência de carga. 4.2 Juntas longitudinais ou juntas no sentido longitudinal da pista Juntas longitudinais sem barras de ligação As juntas longitudinais são empregadas para evitar fissuras longitudinais nas placas de concreto devido ao empenamento (ou torção) da placa de concreto, que é causado pelo tráfego de veículos. O espaçamento máximo recomendado para as juntas longitudinais sem barras de ligação é de 3,75 m, sendo que o espaçamento mais adequado para as rodovias varia de 3,50 m a 3,60 m. A Figura 4.8 mostra a largura e o comprimento das placas de concreto, e também os espaçamento máximo das juntas longitudinais sem barras de ligação e também o espaçamento das juntas transversais, que são recomendados para os pavimentos rodoviários de concreto utilizados no Brasil. OBS. A Figura 4.8 é exemplo de uma pista com 4 (quatro) faixas de tráfego; Mas, pode-se, também, construir pistas simples com duas faixas de tráfego com as placas de concreto com as dimensões recomendadas na Figura 4.3. Figura Espaçamento máximo das juntas longitudinais sem barras de ligação, e também o espaçamento das juntas transversais, que são recomendados para os pavimentos rodoviários de concreto utilizados no Brasil

214 A abertura da junta longitudinal sem barras de ligação (Oq) na pista pode variar entre os seguintes valores: 27 3 mm Oq 8 mm em que Oq é a abertura da junta longitudinal sem barras de ligação. A junta longitudinal é formada por meio de um corte ou ranhura na superfície do pavimento de concreto até uma profundidade (Pq) de: h / 6 Pq 4 Pq Pq cm; D MÁX h / 4; e e em que: Pq = profundidade da junta longitudinal (cm); h = espessura ou altura da placa de concreto (cm); e D MÁX = diâmetro máximo do agregado utilizado na produção do concreto do pavimento (cm). OBS. A ranhura da junta, também chamada de reservatório da junta longitudinal sem barras de ligação deverá ser preenchido com material selante. A Figura 4.9 mostra uma junta longitudinal sem barras de ligação. Figura Junta longitudinal sem barras de ligação

215 Juntas longitudinais com barras de ligação (ou ligadores) i) Introdução As juntas longitudinais com barras de ligação são empregadas com as seguintes finalidades: a) Para evitar fissuras longitudinais nas placas de concreto devido ao empenamento (ou torção) da placa de concreto, que são causadas pelo peso do tráfego; e b) Para manter as placas de concreto das faixas de tráfego unidas, e livrar as mesmas de movimentos laterais, que causam fissuras longitudinais entre as placas. ii) Aspectos construtivos O espaçamento máximo recomendado para as de juntas longitudinais com barras de ligação é de 3,75 em 3,75 m. As barras de aço utilizadas nas juntas longitudinais com barras de ligação são as barras de aço nervuradas de aço CA-50. De acordo com Balbo (2009), geralmente para pavimentos de concreto com espessura entre 20 cm a 30 cm utilizam-se: a) Barras de aço CA-50 nervuradas; b) Barras com diâmetro de 1 cm; c) Barras com comprimento de 76 cm; e d) Barras espaçadas de 46 em 46 cm. Apesar da consideração de Balbo (2009), a seção de barras de aço de ligação por metro de pavimento de concreto pode ser calculada pela seguinte equação: 3.b.f. C.h As 200.Se (2.1) em que: As = seção de barras de aço necessária, por metro de comprimento da junta considerada (cm 2 /m); b = distância entre a junta longitudinal considerada até junta longitudinal mais próxima, ou até a borda livre (ou acostamento) da pista (m); f = coeficiente de atrito entre a placa e a subbase = 1,5 (valor geralmente adotado); C = peso específico do concreto = N/m 3 ; h = espessura da placa (m); e Se = tensão de escoamento do aço da barra nervurada de ligação (MPa).

216 OBS(s). i) De acordo com Botelho e Marchetti (2006), tem-se as seguintes tensões de escoamento para os diversos tipos de aço: b) Para o aço CA-25 a tensão de escoamento é igual a 250 MPa; b) Para o aço CA-50 a tensão de escoamento é igual a 500 MPa; e c) Para o aço CA-60 a tensão de escoamento é igual a 600 MPa. ii) Tensão de escoamento é uma tensão de tração que produz deformações permanentes (ou irreversíveis) no aço, mas não causam a ruptura do aço, quando o mesmo é submetido à tração. O comprimento da barra de ligação nervurada, a qual é utilizada como barra de ligação em uma junta longitudinal com barras de ligação, é obtido pela seguinte equação: 29 L 2.Se.d 7,5 3.Tb (2.2) em que: L = comprimento da barra de ligação nervurada, a qual é utilizada como barra de ligação em uma junta longitudinal com barras de ligação (cm); d = diâmetro da barra de ligação (cm); Tb = tensão de aderência entre aço e concreto = 2,45 MPa; e Se = tensão de escoamento do aço da barra nervurada de ligação (MPa). As barras de ligação devem situar-se a meia altura da placa de concreto. As barras de ligação devem ser simétricas em relação da junta longitudinal, ou seja, metade da barra deve está em uma placa de concreto e a outra metade da barra deve está na outra placa de concreto do pavimento. A abertura da junta longitudinal com barras de ligação (Oj) na pista pode variar entre os seguintes valores: 3 mm Oj 10 mm em que Oj é a abertura da junta longitudinal com barras de ligação. A junta longitudinal com barras de ligação é formada por meio de um corte ou ranhura na superfície do pavimento de concreto até uma profundidade (Pq) de: h / 6 Pq 4 Pq Pq cm; D MÁX h / 4; e e em que: Pq = profundidade da junta longitudinal (cm); h = espessura ou altura da placa de concreto (cm); e D MÁX = diâmetro máximo do agregado utilizado na produção do concreto do pavimento (cm).

217 30 OBS. A ranhura da junta, também chamada de reservatório da junta longitudinal com barras de ligação deverá ser preenchido com material selante. A Figura 4.10 ilustra uma junta longitudinal com barras de ligação nervurada. Figura Junta longitudinal sem barras de ligação A Figura 4.11 mostra as barras de ligação dispostas ao logo de uma faixa de tráfego de um pavimento de concreto. Pode-se observar, na Figura 4.11, que as barras de ligação estão a espera da concretagem da faixa de tráfego do pavimento de concreto no sentido oposto, de modo que possa ser feita, após a concretagem, a junta longitudinal por meio de serragem na pista.

218 31 Figura Barras de ligação dispostas ao logo de uma faixa de tráfego de um pavimento de concreto 4.3 Juntas de construção Juntas longitudinais de construção As juntas longitudinais de construção são empregadas para evitar fissuras longitudinais nas placas de concreto devido ao empenamento (ou torção) da placa de concreto, que é causado pelo tráfego de veículos. As juntas longitudinais coincidem em tipo e espaçamento com as juntas longitudinais citadas anteriormente, ou seja, as juntas têm: a) A mesma abertura das juntas longitudinais com ou sem barras; b) A mesma profundidade das juntas longitudinais com ou sem barras; e c) O mesmo espaçamento das juntas longitudinais com ou sem barras. Portando, quando se executa uma junta longitudinal, com ou sem barras de ligação, também está se executando uma junta longitudinal de construção Juntas transversais de construção Existem dois tipos de juntas transversais de construção, as quais são: a) Junta transversal de construção de topo, ou junta transversal tipo planejada; e b) Junta transversal de construção tipo encaixe.

219 32 i) Junta transversal de construção de topo, ou junta transversal tipo planejada A junta transversal de construção de topo ocorre exatamente onde, de acordo com o projeto, ocorreria uma junta transversal de retração. Quando o ciclo de concretagem termina exatamente onde, de acordo com o projeto, ocorreria uma junta transversal de retração; Então, deve ser colocada uma forma de concretagem no pavimento no ponto em que a concretagem deve parar, ou seja, a forma deve ser colocada exatamente onde deve ocorrer a junta transversal de retração entre duas placas de concreto. A Figura 4.12 ilustra uma forma de concretagem colocada no ponto que coincide com uma junta transversal de retração. Assim sendo, a junta de concretagem coincide com a junta de retração e forma a chamada junta de topo ou planejada. OBS. Quando a forma de concretagem, da Figura 4.12, for retirada, e ter início a concretagem de uma nova placa de concreto; Então, no ponto que estava a forma será formada uma junta designada de junta transversal de construção de topo, a qual coincidirá com a junta transversal de retração das duas placas. Figura Uma forma de concretagem colocada no ponto que coincide com uma junta transversal de retração (tal procedimento gera uma junta transversal de construção de topo ou planejada) ii) Junta transversal de construção de encaixe A junta transversal de construção de encaixe ocorre antes do ponto, ou antes do alinhamento, onde, de acordo com o projeto, ocorreria uma junta transversal de retração.

220 Vários são os motivos que levam a necessidade da execução de uma junta transversal de construção de encaixe; Motivos tais como: a) Atraso de chegada do equipamento de concretagem; b) Chuva durante a concretagem; c) Quebra do equipamento de concretagem; d) Etc. Na execução da junta transversal de construção de encaixe devem ser tomados os seguintes cuidados: a) Na junta transversal de construção de encaixe deverão ser dispostas as barras de ligação nervuradas, cujo método de cálculo foi descrito anteriormente; b) Na execução da junta transversal de construção de encaixe deverá ser utilizada uma forma transversal especial que gera um encaixe tipo macho. A Figura 4.13 ilustra a execução de uma junta transversal de construção de encaixe; Onde, percebe-se, na junta, a barra de ligação nervurada e a utilização da forma especial, que produz um encaixe macho. OBS(s). a) As barras de ligação nervuradas ajudam a manter unidas as partes da placa concretadas antes e depois da junta; e b) O encaixe tipo macho e ajuda a garantir a transferência da carga do tráfego para as partes da placa concretadas antes e depois da junta. 33 Figura Execução de uma junta transversal de construção de encaixe

221 Juntas de expansão (ou de dilatação) Normalmente, ao longo das faixas de trânsito do pavimento de concreto, com as dimensões de placas apresentadas anteriormente, não é necessário a utilização de juntas de expansão (ou de dilatação). As juntas de expansão (ou de dilatação) são utilizadas, geralmente, nas seguintes situações: a) Nos encontros dos pavimentos de concreto com pontes; b) Nos encontros de pavimentos de concreto com edifícios; e c) Nos cruzamentos de pavimentos de concreto, ou seja, no cruzamento de vias com placas de concreto em direções distintas (também chamado de cruzamento assimétricos de vias). OBS. O processo de expansão de uma placa de concreto é um processo natural de aumento das dimensões da placa, e ocorre devido ao aumento da temperatura do material. As juntas de expansão, quando forem necessárias devem ser projetadas considerando o comprimento da placa, e também devem receber o material selante adequado para impedir a penetração de materiais incompressíveis na juntas, tais como areia ou pedregulho. OBS. A descrição de materiais selantes recomendados para juntas será feita em aula futura. As juntas de expansão podem ser feitas com ou sem barras de transferência de carga. A utilização de barras de transferência de carga na junta é justificado quando a junta está submetida a tráfego pesado (caminhões, ônibus, etc.) Juntas de expansão (ou de dilatação) com barras de transferência de carga No local da junta de dilatação térmica devem ser colocadas barras de transferência de carga com as seguintes características: a) As barras de transferência devem estar localizadas a meia altura da espessura da placa de concreto. b) As barras de transferência devem ser simétricas em relação à junta de expansão, ou seja, metade da barra deve estar na placa do pavimento e a outra metade da barra deve estar estrutura de concreto vizinha (ponte, edifício ou pavimento). c) As barras de transferência de carga são barras lisas de aço tipo CA -25. d) A Tabela 4.3 mostra a determinação do diâmetro e o comprimento da barra de transferência de carga, com base na espessura da placa do pavimento de concreto.

222 Tabela Os valores de projeto: do diâmetro, do comprimento e do espaçamento entre as barras de transferência de carga (para barras lisas de aço CA-25) 35 Espessura das placas de concreto (cm) Diâmetro da barra (mm) Comprimento da barra (cm) Espaçamento entre as barras (cm) Espessura até ,5 até 22, ,5 até 30, Espessura > 30, OBS. No caso de dois pavimentos de concreto que se cruzam; Então, o diâmetro e o cumprimento das barras de transferência de carga, da Tabela 4.3, é definido com base na maior espessura de placa dos pavimentos que se cruzam. e) As barras de transferência devem ter metade de seu comprimento mais 2 cm não aderido ao concreto, ou seja, a barra de transferência não deve ser aderida à estrutura de concreto vizinha; Assim sendo, as barras devem ser pintadas e depois engraxadas antes concretagem da estrutura vizinha. f) Finalmente, deve ser colocado um capuz de expansão feito de plástico na ponta da barra de transferência de carga; O capuz de plástico permite a movimentação da barra de transferência de carga durante a expansão do concreto. OBS. O capuz (ou chepeu) de plástico deve garantir uma extensão no comprimento da barra de transferência de no mínimo 30 mm (ou 3 cm) A Figura 4.14 ilustra uma junta de expansão (ou de dilatação) com uma barra de transferência de carga e um capuz (ou chapeu) de expansão. Figura Junta de expansão (ou de dilatação) com barra de transferência de carga e um capuz (ou chapeu) de expansão

223 Juntas de expansão (ou de dilatação) sem barras de transferência de carga Para pavimentos que não são submetidos a tráfego pesado (ônibus, caminhões e etc.), pode-se utilizar juntas de expansão (ou de dilatação) sem barras de transferência de carga. carga. A Figura 4.15 ilustra uma junta de expansão sem barras de transferência de Figura Junta de expansão sem barras de transferência de carga 5 Elementos para o cálculo da dilatação térmica do concreto O cálculo da dilatação térmica é importante para o dimensionamento de juntas de expansão (ou de dilatação) em pavimentos de concreto. A dilatação térmica do comprimento dos sólidos é dada pela seguinte equação: L. t.l O (5.1) em que: L = dilatação térmica do comprimento do sólido (cm); = coeficiente de dilatação térmica linear do sólido ( 1/ o C ); L 0 = comprimento inicial do sólido (cm); t = Tf - To = variação de temperatura do sólido ( o C); To = temperatura inicial do sólido ( o C); e Tf = temperatura final do sólido ( o C). OBS. 1/ o C, lê-se um sobre graus Celsius.

224 Para o concreto endurecido tem-se que o coeficiente de dilatação térmica linear ( ) é igual a 1, (1/ o C). OBS(s). a) Para finalidades de cálculo, pode-se adotar que o coeficiente de dilatação térmica linear do concreto armado igual ao do aço; e b) De acordo com Medina (1997), a temperatura máxima que a superfície de um pavimento alcança, no verão, do Rio de Janeiro é igual a 70 o C. 37 Referências bibliográficas ALVARENGA B.; MÁXIMO A. Curso de Física. Volume 2. Ediçao 2. São Paulo - SP: Harper & Row do Brasil, p. (mais anexos) BALBO J. T. Pavimentos de concreto. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. BOTELHO M. H. C.; MARCHETTI O. Concreto armado eu te amo. Volume 1. São Paulo - SP: Edgard Blücher, p. BAUER L. A. F. Materiais de construção civil. Volume 1. Edição 4. São Paulo - SP: Livros técnicos e científicos, p. DELATTE N. Concrete pavement design, conservation and performance. New York - Taylor & Francis, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT Manual de pavimentos rígidos. 2. Edição. Rio de Janeiro, p. FERREIRA A. B. H. Novo dicionário Aurélio da língua portuguesa. Rio de Janeiro - RJ: Nova Fronteira, p. LIMA D. C. Notas de aulas de pavimentação - Pavimentos rígidos. CIV 311. Universidade federal de Viçosa, MEDINA J. Mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro - RJ: Universidade Federal do Rio de Janeiro, p. SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Volume 1. São Paulo - SP: Pini, p. SOUZA C. A. Fabricação e propriedades do betão. Lisboa, LNEC, 1971.

225 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 12) Helio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da aula prática Exemplo do dimensionamento de barras de ligação para juntas longitudinais com barras de ligação. Além disso, exemplo de determinação do comprimento de uma barra de ligação nervurada, que será utilizada em uma junta longitudinal com barras de ligação; E, finalmente, o exemplo do dimensionamento da abertura de uma junta de dilatação térmica.

226 2 1. o ) Pede-se dimensionar o espaçamento das barras ligação nervuradas de aço CA- 50 de diâmetro igual a 1,00 cm, que serão colocadas em junta tipo junta longitudinal com barras de ligação de um pavimento de concreto; Além disso, sabendo que: i) O peso específico do concreto = N/m 3 ; ii) A distância entre a junta longitudinal considerada até a borda livre (ou acostamento) da pista é 3,60 m; iii) O coeficiente de atrito entre a placa de concreto e a subbase = 1,5; e iv) A espessura da placa do pavimento de concreto é 0,22 m. OBS(s). a) Uma barra nervurada de aço CA-50 de diâmetro igual a 1,00 cm tem uma seção transversal de 0,79 cm 2 ; e b) A tensão de escoamento para o aço CA-50 é igual a 500 MPa. Resposta: A seção de barras de aço necessária, por metro de comprimento da junta considerada é dada pela seguinte equação: 3.b.f. γ.h As = C (1.1) 200.Se em que: As = seção de barras de aço necessária, por metro de comprimento da junta considerada (cm 2 /m); b = distância entre a junta longitudinal considerada até a junta longitudinal mais próxima, ou até a borda livre (ou acostamento) da pista (m); f = coeficiente de atrito entre a placa e a subbase; γ C = peso específico do concreto (N/m 3 ); h = espessura da placa (m); e Se = tensão de escoamento do aço da barra de ligação (MPa) Então, tem-se que: 3.(3,60).(1,5).(24.000).(0,22) As = = 0, cm 2 / m Cálculo do espaçamento das barras de aço: A barra de aço CA-50 de diâmetro igual a 1,0 cm tem uma seção transversal de 0,79 cm 2 ; logo se forem usadas este tipo de barra como barras de ligação na junta longitudinal tem-se que: Asd Espd = (m) (1.2) As em que: Espd = espaçamento de projeto para barra a ser usada na junta (m); Asd = seção transversal da barra de aço considerada no projeto (cm 2 ); e As = seção de barras de aço necessária, por metro de comprimento da junta considerada (cm 2 /m).

227 3 2 0,790 cm Espd = = 0,92 2 0,855 cm / m m Logo, pode-se adotar no projeto barras de 1,00 cm de diâmetro espaçadas a cada 0,80 m ao longo da junta longitudinal. 2. o ) Pede-se determinar o comprimento (L) de uma barra de ligação nervurada de aço CA-50 com 1,00 cm de diâmetro, a qual será utilizada em um pavimento de concreto na junta longitudinal com barras de ligação; Além disso, tem-se que: a) Tensão de aderência entre aço e concreto = 2,45 MPa; b) A tensão de escoamento para o aço CA-50 é igual a 500 MPa. Resposta: O comprimento da barra de ligação nervurada, que será utilizada como barra de ligação na junta longitudinal com barras de ligação é obtido pela seguinte equação: 2.Se.d 3.Tb L = + 7,5 (2.1) em que: L = comprimento (L) de uma barra de ligação nervurada, a qual será utilizada como barra de ligação em uma junta longitudinal com barras de ligação (cm); d = diâmetro da barra de ligação (cm); Tb = tensão de aderência entre aço e concreto = 2,45 MPa; e Se = tensão de escoamento do aço da barra nervurada de ligação (MPa). Logo: 2.(500).(1) L = + 7, ,45 cm 3. o ) Uma placa de 25 m de comprimento, de um pavimento de concreto com armadura descontinua e sem função estrutural, irá encontrar com um viaduto que já possui uma junta de dilatação em seu centro; Assim sendo, pede-se dimensionar a espessura (ou abertura) da junta de dilatação (ou expansão) térmica, que deverá existir entre a placa do pavimento e o viaduto. Além disso, considere: a) Para o concreto endurecido tem-se que o coeficiente de dilatação térmica linear (α) é igual a 1, (1/ o C); b) A variação de temperatura máxima, a qual o concreto sofrerá na sua vida útil será igual a 80 o C, ou seja, a máxima variação entre a temperatura inicial (To) e a temperatura final (Tf) que ocorrerá na vida útil do pavimento de concreto será igual a 80 o C; c) Para finalidades de cálculo adote o coeficiente de dilatação térmica linear do concreto armado igual ao do aço; e d) Considere um fator de segurança (F) de 1,25 sobre o valor da dilatação térmica calculado.

228 4 Resposta: A dilatação térmica do comprimento dos sólidos é dada pela seguinte equação: L = α. t.l O (3.1) em que: L = dilatação térmica do comprimento do sólido (cm); α = coeficiente de dilatação térmica linear do sólido ( 1/ o C ); L o = comprimento inicial do sólido (cm); t = Tf - To = variação de temperatura do sólido ( o C); To = temperatura inicial do sólido ( o C); e Tf = temperatura final do sólido ( o C). Logo, a dilatação térmica máxima a qual sofrerá a placa de concreto será: L = (1, ).(80).(2.500) (cm) = 10 5.(8.10).(2, )(cm) = cm = 2 cm Assim, a espessura (ou abertura) da junta de dilatação térmica entre a placa do pavimento e o viaduto deverá ter: Ej = F. L = 1,25.2,00 = 2,50 cm em que: Ej = espessura (ou abertura) da junta de dilatação térmica entre a placa de concreto e o viaduto (cm); e F = fator de segurança aplicado sobre o valor da dilatação térmica calculado. Referências bibliográficas ALVARENGA B.; MÁXIMO A. Curso de Física. Volume 2. Edição 2. São Paulo - SP: Harper & Row do Brasil, p. (mais anexos) BAUER L. A. F. Materiais de construção civil. Volume 1. Edição 4. São Paulo - SP: Livros técnicos e científicos, p. BOTELHO M. H. C.; MARCHETTI O. Concreto armado eu te amo. Volume 1. São Paulo - SP: Edgard Blücher, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT Manual de pavimentos rígidos. 2. Edição. Rio de Janeiro, p.

229 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 13) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Pavimentos rígidos (2. o Parte) Conteúdo da parte 1 1 Subleitos e subbases para pavimentos rígidos 2 Coeficiente de recalque 3 Avaliação da resistência característica do concreto à tração na flexão (Fctk) 4 Dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) (Portland Cement Association, 1984) 5 Valores típicos (ou usuais) de abatimento ou slump para concretos utilizados em pavimentação ANEXO 1 (Método da PCA (1984); As Tabelas A1 até A4 apresentam Tensões Equivalentes para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.) ANEXO 2 (Método da PCA (1984); As Tabelas B1 até B8 apresentam Fatores de Erosão para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.)

230 2 1 Subleitos e subbases para pavimentos rígidos 1.1 Subleitos para pavimentos rígidos Introdução ao subleito dos pavimentos rígidos O critério de amostragem do subleito para pavimentos rígidos pode ser o mesmo adotado para subleito de pavimentos flexíveis. Nos projetos de pavimentos rígidos deve ser dada especial atenção quando houver ocorrência de solos expansivos e argilas moles no subleito, os quais são solos problemáticos para finalidades de pavimentação. Pois: a) Os solos expansivos podem causar o levantamento das placas de concreto e fazer surgir escalonamento (ou degraus) na pista, o que causa desconforto para os usuários, e também pode causar acidentes na pista. b) Argilas moles podem causar bacias de recalques (ou afundamentos) na pista e também fazer surgir degraus na pista, o que causa desconforto para os usuários, e também pode causar acidentes na pista. OBS. A expansão do solo é medida no ensaio CBR com sobrecarga de 4,54 Kg, no caso de pavimentos rígidos, os solos são considerados expansivos, quando apresentam expansão maior que 2%. Para o dimensionamento da espessura do pavimento rígido, o parâmetro do subleito considerado no projeto é o Coeficiente de Recalque (k), também denominado Módulo de Reação ou Módulo de Westergard. O Coeficiente de Recalque (k) é determinado por meio de uma prova de carga estática, conforme a norma DNIT 055/2004-ME, ou pode ser estimado por meio de relação com o CBR do subleito. OBS. O procedimento do ensaio para determinação do Coeficiente de Recalque (k) será descrito em aula futura. A Figura 1.1 ilustra a relação entre o Coeficiente de Recalque do subleito (k) e o CBR do subleito. OBS. 10 MPa/m 1 kgf/cm 2 /cm.

231 CBR do subleito (%) Coeficiente de recalque do subleito (MPa/m) Figura Relação entre o Coeficiente de Recalque do subleito (k) e o CBR do subleito ii) Controle do subleito com solos expansivos A expansão do solo é medida no ensaio CBR com sobrecarga de 4,54 Kg, no caso de pavimentos rígidos, os solos são considerados expansivos, quando apresentam expansão maior que 2%. Caso haja ocorrência de solos expansivos, aconselha-se a construção de uma camada de isolamento, composta de material não expansivo (expansão 2%) com 50 cm de espessura. Esta camada de isolamento obedece as especificações da AASHTO M 155, e deve estender-se por todo comprimento da plataforma. De acordo com Delatte (2008), se não for economicamente viável a construção da camada de isolamento de solo não-expansivo sobre os solos expansivos; Então pode ser mais viável economicamente estabilizar o solo expansivo do subleito com cimento ou cal. Além disso, podem ser realizados ensaios no laboratório com o solo do subleito para determinar os teores apropriados de cal ou cimento; geralmente, os teores de cal ou cimento estão na faixa de 3% a 5% em relação ao peso do solo a ser estabilizado. Ainda, de acordo com Delatte (2008), os solos expansivos geralmente são classificados como A-6 e A-7 pela classificação HRB (ou AASHTO)

232 4 OBS(s). a) PLATAFORMA DA ESTRADA é dada pela soma das larguras da pista, dos acostamentos e das sarjetas; e b) Solos estabilizados são solos que possuem expansão pequena e elevado CBR; Um solo expansivo pode ser estabilizado com a utilização de cimento Portland, cal, e etc. 1.2 Subbases para pavimentos rígidos Introdução ao estudo das subbases de pavimentos rígidos A subbase localiza-se entre o subleito (ou camada de fundação) e a placa de concreto ou pista de rolamento; A subbase é uma camada delgada (ou fina) com as seguintes funções: a) Diminuir as tensões que chegam ao subleito; b) Evitar escalonamento (ou degraus) na pista entre as placas de concreto, os quais são causados pela expansão do subleito, quando o solo do subleito absorve água nos períodos de chuva; e c) Evitar o fenômeno de bombeamento de partículas da subbase para superfície do pavimento nos períodos de chuva. OBS. Bombeamento é um fenômeno onde o tráfego causa o aumento da pressão da água na subbase, e faz com que a água e os finos da subbase subam para a superfície pelas trincas no pavimento. O bombeamento pode gerar fissuras e desagregação da placa de concerto ocasionando um buraco na superfície da pista Recomendações para evitar o fenômeno de bombeamento em pavimentos rígidos ou de concreto Para evitar o fenômeno de bombeamento em pavimentos rígidos ou de concreto, recomenda-se: 1. o (primeiro): Adotar, obrigatoriamente, a utilização de subbase para o pavimento rígido, quando o tráfego de veículos ultrapassar a 300 veículos comerciais por dia, por faixa de tráfego. OBS. Veículos comerciais são os caminhões e os ônibus, normalmente, de 2 eixos e 6 rodas (duas rodas no eixo da frente e quatro rodas no eixo de trás). 2. o (segundo): Adotar para a subbase materiais que atendam os seguintes requisitos: a) A dimensão máxima do agregado (D MÁX ) do material da subbase deve ser: D MÁX (1/5) da espessura da subbase; b) O índice de plasticidade (IP) do material da subbase deve ser: IP 6%; c) O limite de liquidez (LL) do material da subbase deve ser: LL 25%;

233 d) A porcentagem de material da subbase passante na peneira de malha 0,075 mm deve ser igual ou menor a 35%. OBS. A peneira de malha 0,075 mm é a peneira número 200. e) O material da subbase deve ser bem compactado no campo, para evitar que o tráfego cause a pós-compactação do material da subbase, após o pavimento ter sido construído Tipos de subbases para pavimentos rígidos ou de concreto Existe uma grade variedade de subbases que podem ser utilizadas em pavimentos rígidos ou de concreto, as quais são classificadas como subbases granulares e subbases tratadas Subbases granulares Subbases granulares são camadas constituídas por solos, britas de rochas ou de escória (ou resíduo) de alto fornos. Além disso, as subbases de material granular podem ser constituídas por mistura de material granular (Por exemplo: solobrita). As subbases de material granular podem permitir ou não permitir a drenagem da água por meio dela. Os materiais das subbases granulares devem atender os requisitos que são estabelecidos nas normas AASHTO M 155 e AASHTO M Maiores detalhes sobre os materiais utilizados para subbases granulares, inclusive descrição das faixas granulométricas dos materiais utilizados subbases granulares, consulte o Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005) na página Subbases tratadas As subbases tratadas são subbases formadas por agregados misturados com cimento Portland, ou outro aditivo (ou material adicional), o qual melhora as propriedades físicas do material (CBR, resistência à compressão, e etc.).

234 6 Como exemplo de subbases tratadas tem-se: a) Subbase de solo-cimento; b) Subbase de solo melhorado com cimento; c) Subbase de brita graduada tratada com cimento; d) Subbase de concreto rolado; e) Subbase de solo-cal; f) Subbase de solo-asfalto; g) etc. OBS. De acordo ao Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005), tem-se que: a) Solo-cimento corresponde a uma mistura com consumo de cimento maior ou igual a 5% do peso do solo; e b) Solo melhorado com cimento corresponde a uma mistura com consumo de cimento maior igual a 3% e menor que 5% do peso do solo. O Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005) apresenta: diversas faixas granulométricas, diversos teores de cimento de dosagem, e várias espessuras usuais de subbase, para construir subbases com misturas tipo: a) Solo-cimento; b) Solo melhorado com cimento; c) Brita graduada tratada com cimento; e d) Concreto rolado Elementos para o dimensionamento de uma subbase de solo-cimento com base no Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005) a) Requisitos de dosagem da mistura solo-cimento para construção da subbase O consumo mínimo de cimento Portland na mistura solo-cimento é igual a 5% em relação ao peso do solo; Contudo, uma dosagem correta deve ser feita no laboratório utilizando a norma de dosagem solo-cimento. A resistência a compressão simples, aos 7 dias, deverá está entre 1,4 MPa e 2,1 MPa. b) Espessuras usuais da subbase de solo-cimento A espessura usual da subbase de solo-cimento está entre 10 cm e 20 cm. c) Requisitos mínimos de granulometria do solo para se realizar uma mistura tipo solo-cimento A Figura 1.2 mostra a área hachurada, onde a curva granulométrica do solo utilizado na mistura solo-cimento deve está contida.

235 7 Figura Limites para curva granulométrica do solo utilizado na mistura solo-cimento 2 Coeficiente de recalque 2.1 Importância e determinação Coeficiente de Recalque (k) O Coeficiente de Recalque (k), também chamado de Módulo de Reação ou Módulo de Westergard é uma constante física indispensável para o dimensionamento de um pavimento rígido pelo método da PCA (1984). O Coeficiente de Recalque pode ser determinado para o subleito e para a subbase do pavimento a ser projetado; Contudo, em especial, o Coeficiente de Recalque (k) no topo da subbase é o que realmente interessa ao engenheiro, quando realiza projetos de pavimentos rígidos. A determinação do Coeficiente de Recalque no topo da subbase deve, sempre que possível, ser efetuada por meio de Prova de Carga Estática no campo conforme a norma DNIT 055/2004-ME. Portanto, para cumprir com essa recomendação normativa pode-se construir uma subbase experimental no campo (ou in situ), e então realizar um prova de carga estática para determinar o Coeficiente de Recalque no topo da subbase.

236 8 2.2 Determinação preliminar do Coeficiente de Recalque (k) Em função do CRB do subleito, o Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005) apresenta ábacos para uma avaliação preliminar do Coeficiente de Recalque no topo da subbase (k), para diversas espessuras de subbase dos seguintes materiais: a) Subbase de material granular; b) Subbase de brita tratada com cimento; c) Subbase de solo-cimento; e d) Subbase de concreto rolado. O ábaco da Figura 2.1 foi obtido do Manual de pavimentos rígidos do DNIT (2005), e ilustra como é possível avaliar o Coeficiente de Recalque no topo da subbase (k) de uma mistura solo-cimento, a partir do CBR do subleito e da espessura da subbase. OBS. Subbases de material granular são camadas constituídas por solos, britas de rochas ou de escória (ou resíduo) de alto fornos. Além disso, as subbases de material granular podem ser constituídas por mistura de material granular (Por exemplo: solo-brita). Figura Ábaco para obter o Coeficiente de Recalque no topo da subbase (k) de uma mistura solo-cimento, a partir do CBR do subleito e da espessura da subbase de solo-cimento

237 9 3 Avaliação da resistência característica do concreto à tração na flexão (Fctk) 3.1 Ensaio para determinação da resistência característica do concreto à tração na flexão (Fctk) A determinação da resistência característica do concreto à tração na flexão (Fctk) é indispensável para o dimensionamento dos pavimentos rígidos. No Brasil, a determinação da resistência característica do concreto à tração na flexão é obtida por meio do ensaio de dois cutelos (ou varetas de flexão), e os ensaios são realizados em corpos-de-prova de concreto de dimensões 150 x 150 x 500 mm. O ensaio para determinação da resistência à tração na flexão é padronizado pela NBR Contudo, com base na NB-1, valores característicos de resistência são determinados considerando a ruptura de vários corpos-de-prova, levando-se em conta um valor médio da resistência e o desvio padrão da resistência do material. Com base na NB-1, item 5.2, de forma geral para valores característicos, tem-se que: Fctk Fctm 1,65.S (3.1) em que: Fctk = resistência característica do concreto à tração na flexão (MPa); Fctm = resistência média do concreto à tração na flexão, com base nos corpos-deprova rompidos no ensaio (MPa); e S = desvio padrão da resistência dos corpos-de-prova rompidos no ensaio de resistência à tração na flexão (MPa). A Figura 3.1 ilustra um ensaio de resistência à tração na flexão sendo realizado em um corpo-de-prova de concreto. De acordo com Lima et al. (1985), é comum realizar projetos de pavimentos rígidos entre os seguintes limites de resistência característica do concreto à tração na flexão: 4,5 MPa Fctk 5,0 MPa

238 10 Figura Ensaio de resistência à tração na flexão, ou ensaio dos dois cutelos (ou varetas de flexão) sendo realizado em um corpo-deprova de concreto 3.2 Relação para se obter a resistência característica do concreto à tração na flexão De acordo com Hammitt (1971 apud Balbo 2009), a resistência característica do concreto à tração na flexão (Fctk) pode ser relacionada com a resistência característica do concreto à tração por compressão diametral (Ftk) pela seguinte equação: Fctk 1,02.Ftk 1,48 (3.2) em que: Fctk = resistência característica do concreto à tração na flexão (MPa); e Ftk = resistência característica do concreto à tração por compressão diametral (MPa). Ainda sendo, de acordo com a NB-1, os valores da resistência característica do concreto à tração por compressão diametral (Ftk) obtidos com base nas seguintes relações: Fck Ftk ; se Fck 18MPa 10 (3.3) ou Ftk 0,06.Fck 0,7; se Fck 18MPa (3.4) em que: Ftk = resistência característica do concreto à tração por compressão diametral (MPa); e

239 11 Fck = resistência característica do concreto à compressão aos 28 dias (MPa). OBS(s). a) O Fck, ou resistência característica do concreto a compressão aos 28 dias, é obtida no laboratório através da ruptura de corpos-de-prova cilíndricos por compressão, sendo que é utilizado nos corpos-de-prova o mesmo material que será utilizado na obra; e b) É comum referir-se ao Fctk como sendo Módulo de Ruptura do Concreto. 4 Dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) (Portland Cement Association, 1984) 4.1 Introdução Considerações gerais O método da PCA (1984) dimensiona a espessura da placa de concreto para pavimentos com base nos seguintes elementos: a) Na resistência a fadiga do concreto; b) Nos danos causados pela erosão; c) Em uma vida útil de projeto de 20 anos; e d) Na resistência característica à tração na flexão do concreto (Fctk). Assim sendo, pelo método da PCA (1984) a espessura da placa a ser adotada no projeto deve apresentar para o período de projeto (ou vida útil do pavimento): i) Um consumo de fadiga 100%; e ii) Danos por erosão 100%. OBS(s). a) Como exemplo de defeitos no pavimento causados pela fadiga em pavimentos rígidos, devido ao tráfego intenso, pode-se citar as fissuras de canto das placas de concreto e as fissuras longitudinais nas placas de concreto; b) Como exemplo de danos por erosão em pavimentos rígidos pode-se citar a quebra da placa de concreto e o escalonamento de juntas (ou degraus) entre as placas de concreto, os quais são causados pela expulsão de material da subbase por bombeamento; c) Bombeamento é um fenômeno onde são expulsos da subbase água sob pressão e material fino devido ao efeito do tráfego; e d) A fadiga do pavimento de concreto pode ser entendida como a diminuição gradual da resistência do material devido ao efeito de carregamentos repetidos. A Figura 4.1 ilustra as fissuras de canto em uma placa de concreto, as quais são causadas pela fadiga do pavimento rígido.

240 12 Figura Fissuras de canto em uma placa de concreto, as quais são causadas pela fadiga do pavimento rígido A rotina do dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) O dimensionamento do pavimento rígido é baseado em tabelas e ábacos, sendo que a menor espessura do pavimento que será adotada no projeto será aquela que satisfazer: a) Um somatório de consumo de fadiga próximo a 100%; e b) Um somatório de danos por erosão próximo a 100%. Assim sendo, até se chegar na menor espessura final do pavimento podem ser analisadas várias espessuras por tentativa. OBS. O somatório tanto do consumo de fadiga como de danos por erosão, no dimensionamento do pavimento rígido, dependem do tráfego que atuará sobre o futuro pavimento.

241 4.1.3 Dimensões das placas de concreto utilizadas nos projetos do método da PCA (1984) 13 As placas de concreto utilizadas em pavimentos dimensionados pelo método da PCA (1984) costumam apresentar as seguintes dimensões: a) No caso de placas de concreto simples sem nenhum tipo de barra de transferência de carga Neste caso a placa de concreto costuma ter de 4 a 5 m de comprimento; e com 3 a 3,75 m de largura; e espessura variando entre 12 a 34 cm. b) No caso de placas de concreto simples com barras de transferência de carga localizadas na altura da meia seção das juntas transversais Neste caso a placa de concreto costuma ter de 4 a 5 m de comprimento; e com 3 a 3,75 m de largura; e espessura variando entre 12 a 34 cm. OBS. As barras de transferência de carga de uma placa para outra servem para: a) Combater os degraus na pista, que causam desconforto ao usuário do pavimento; e b) Combater a ruína (destruição) do pavimento, que pode ocorrer na região da junta de retração entre as placas de concreto. c) Pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural Neste caso a placa de concreto pode alcançar até 30 m de comprimento; e com 3 a 5 m de largura; e espessura variando entre 12 a 34 cm. OBS(s). a) Pavimento de concreto com armadura descontínua e sem função estrutural são pavimentos em que a armadura distribuída na parte superior da placa de concreto combate as fissuras por retração do concreto. Neste tipo de pavimento, a armadura de retração deverá ficar posicionada no terço superior da placa, não mais de 5 cm da superfície; e b) Na aula anterior, foi explicado como se dimensiona a armadura de retração. d) Pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural Neste caso o comprimento da placa de concreto pode alcançar até mais de 30 m (pois só depende da capacidade de execução diária); Além disso, a placa possui de 3 a 5 m de largura; e espessura variando entre 12 a 34 cm. OBS(s). a) Pavimento de concreto com armadura contínua e sem função estrutural são pavimentos em que a armadura distribuída na parte superior da placa de concreto combate as fissuras por retração do concreto. Neste tipo de pavimento, a armadura de retração deverá ficar posicionada no terço superior da placa, não mais de 5 cm da superfície; e b) Na aula anterior, foi explicado como se dimensiona a armadura de retração.

242 Fatores de segurança de cargas (Fsc) O método de dimensionamento de pavimentos rígidos da PCA (1984) considera alguns fatores de segurança para majorar as cargas, que atuam no eixo dos veículos; A Tabela 4.1 mostra os fatores de segurança utilizados pelo método da PCA (1984) com base no tipo de pavimento. Tabela Fatores de segurança de cargas Tipo de Pavimento Ruas com tráfego com pequena porcentagem de caminhões Pisos (por exemplo: estacinamentos) com tráfego com pequena porcentagem de caminhões Estradas, ruas ou avenidas com moderada frequência de caminhões Fsc 1,0 1,0 1,1 Pavimentos com altos volumes de caminhões 1,2 Pavimentos que necessitam de desempenho acima do normal, ou seja, pavimentos com tráfego pesado até 1,5 4.2 Sequência de cálculo para o dimensionamento de pavimento rígido pelo método da PCA (1984) Pode-se dimensionar um pavimento rígido pelo método da PCA (1984) seguindo os seguintes passos: 1. o (primeiro) passo do dimensionamento: Definição dos dados (ou informações) de dimensionamento. Bem, geralmente, os dados (ou informações) a serem definidos no início do dimensionamento do pavimento rígido pelo método da PCA (1984) são os seguintes: a) Definir a presença de acostamento no pavimento, ou seja, definir se o pavimento terá ou não terá acostamento; b) Definir a presença de barras de transferência de carga entre as placas de concreto do pavimento, ou seja, definir se o pavimento terá ou não terá barras de transferência de carga; c) Determinar a resistência característica à tração na flexão aos 28 dias de cura do concreto (Fctk) a ser utilizado na construção do pavimento rígido, ou seja, determinar o Módulo de Ruptura do concreto; d) Determinação do coeficiente de recalque no topo da subbase (k); e) Determinação do fator de segurança de carga do projeto (Fsc); e

243 f) Determinação do tráfego previsto para o período de projeto (geralmente 20 anos), ou seja, definir: Cada nível de carga por eixo dos veículos que trafegarão sobre o pavimento. Definir o número de solicitações de cada eixo carregado durante o período de projeto. 15 A Tabela 4.2 ilustra um exemplo de dimensionamento do tráfego feito pela Engenharia de Tráfego para o projeto de um pavimento rígido. Tabela Exemplo de dimensionamento do tráfego feito pela Engenharia de Tráfego para o projeto de um pavimento rígido OBS. Fsc = fator de segurança de carga =1,20 Faixa das cargas por eixo (ton) CE = Cargas por eixo na estrada (ton) Cargas de Projeto po Eixo = CE * Fsc (ton) Número de repetições previstas (em 20 anos) C1 C2 C3 C4 Eixos Simples , , , , , , , , Eixos Tandem Duplos , , , , , , Eixos Tandem Triplos 24 8,00 9, ,67 10, ,33 11, Pode-se observar, na Tabela 4.2, que o tráfego de projeto é dado em temos de eixos simples, eixos tandem duplo, eixos tandem triplos e para um fator de segurança de carga igual a 1,2.

244 16 OBS. Transformação de eixos tandem triplos em eixo simples. Na Tabela 4.2, as cargas dos eixos tandem triplos obtidas na pesquisa de tráfego feita na estrada foram divididas por três, e então foram consideradas como sendo cargas de eixos simples equivalentes; Portanto, para os eixos tandem triplos, na Tabela 4.2, tem-se que: a) Para os eixos tandem triplos de 24 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 4.2, eixos simples correspondentes com carga igual a 8 ton; b) Para os eixos tandem triplos de 26 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 4.2, eixos simples correspondentes com carga igual a 8,67 ton; e c) Para os eixos tandem triplos de 28 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 4.2, eixos simples correspondentes com carga igual a 9,33 ton. 2. o (segundo) passo do dimensionamento: Definição de uma espessura do pavimento para análise (E A ). Inicialmente, no projeto do pavimento rígido, adota-se uma espessura para placa de concreto, a qual é denominada espessura do pavimento para análise (E A ). A espessura do pavimento para análise (E A ) poderá ser ou não ser a espessura adotada no final do projeto. Se a espessura do pavimento para análise (E A ) apresentar, após os cálculos, valores de consumo de fadiga (CF) e de danos por erosão (DE) bem menores que 100%; Então, pode-se adotar uma nova espessura para o pavimento menor que a adotada inicialmente, e refazer os cálculos do consumo de fadiga (CF) e dos danos por erosão (DE) do pavimento com a nova espessura. Sabe-se que a espessura do pavimento é a ótima, quando o consumo de fadiga (CF) e de danos por erosão (DE) calculados são próximos a 100%. OBS. Em uma aula futura será dado um exemplo de dimensionamento de um pavimento rígido, onde são levados em conta o consumo de fadiga (CF) e os danos por erosão (DE). 3. o (terceiro) passo do dimensionamento: Definição das Tensões Equivalentes utilizadas no projeto. Tensão Equivalente (TE), do método da PCA (1984), é a tensão que, realmente, age na placa de concreto do pavimento e se relaciona com a tensão de resistência à tração na flexão através do Fator de Fadiga (FF), o qual será apresentado a seguir. As tensões equivalentes utilizadas no projeto do pavimento rígido são obtidas a partir de tabelas com base: a) Na espessura do pavimento adotada inicialmente, ou espessura do pavimento para análise (E A ); b) No coeficiente de recalque no topo da subbase (k); c) Na existência ou não existência de acostamento de concreto no pavimento; e d) No tipo de eixo dos veículos do projeto, o qual pode ser: eixo simples, eixo tandem duplo, ou eixo tandem triplo.

245 A Tabela 4.3 ilustra o exemplo da determinação das Tensões Equivalentes (TE) para o projeto de um pavimento, onde para obtenção das tensões equivalentes são considerados: Espessura do pavimento adotada inicialmente, ou espessura do pavimento para análise, E A = 21 cm; Coeficiente de recalque no topo da subbase, k = 80 MPa/m; Pavimento com acostamento de concreto; e Eixos simples (ES) e eixos tandem duplo (ETD). 17 Tabela Exemplo da determinação das Tensões Equivalentes para eixos simples (ES) e eixos tandem duplo (ETD), e para um pavimento com acostamento de concreto Espessura k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =180 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 21 cm 1,59 1,44 1,40 1,22 1,31 1,12 1,26 1,06 1,21 1,02 1,13 0,95 1,09 0,91 OBS(s). a) Pode-se utilizar a interpolação linear por meio gráfico para se obter a Tensão Equivalente (TE), para valores de coeficiente de recalque no topo da subbase (k) que não constam na tabela que fornece os valores das Tensões Equivalentes (TE). b) As Tabelas A1 até A4 do ANEXO 1 apresentam Tensões Equivalentes para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.; e c) 10 MPa/m 1 kgf/cm 2 /cm. A Figura 4.2 mostra o exemplo de uma interpolação linear por meio gráfico para se obter uma Tensão Equivalente (TE) correspondente a um coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m, para um eixo tandem triplo (ETT), a qual não consta na tabela das Tensões Equivalentes. Os valores das Tensões Equivalentes iguais a 0,81 e 0,76 para os coeficientes de recalque iguais a 80 e 140, respectivamente, são tabelados.

246 18 Figura Exemplo de uma interpolação linear por meio gráfico para se obter uma Tensão Equivalente (TE) correspondente a um coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m, para um eixo tandem triplo (ETT) 4. o (quarto) passo do dimensionamento: Determinação dos Fatores de Erosão a serem empregados no projeto. O Fator de Erosão (FE), do método da PCA (1984), mede o poder que uma certa carga tem de produzir deformação vertical na placa de concreto, sabe-se que quanto maior a deformação vertical da placa maior a possibilidade de fissuração e/ou quebra da placa. A erosão considerada no método da PCA (1984) refere-se a perda de material da subbase por bombeamento, a qual pode causar: a) O escalonamento ou formação de degraus entre as placas de concreto; e/ou b) A fissuração e a quebra da placa de concreto nos cantos ou bordas da placa, o que pode fazer surgir buracos na pista. A Figura 4.3 ilustra um buraco na placa de concreto, o qual é resultante da evolução de outros defeitos como a fissuração da placa de concreto e a quebra da placa de concreto.

247 19 Figura Buraco na placa de concreto, o qual é resultante da evolução de outros defeitos como a fissuração da placa de concreto e a quebra da placa de concreto Os Fatores de Erosão (FE) utilizados no projeto de um pavimento pelo método da PCA (1984) são obtidos através de tabelas com base: a) Na espessura inicialmente adotada para o pavimento de concreto, ou na espessura do pavimento em análise (E A ); b) No coeficiente de recalque no topo da subbase (k); c) Na existência ou não existência de barras de transferência de carga entre as placas de concreto; d) Na existência ou não existência de acostamento de concreto no pavimento a ser projetado; e e) No tipo de eixo dos veículos do projeto, o qual pode ser: eixo simples, eixo tandem duplo, ou eixo tandem triplo.

248 20 A Tabela 4.4 ilustra o exemplo da determinação de Fatores de Erosão (FE) para o projeto de um pavimento, onde para obtenção dos Fatores de Erosão são considerados: Espessura do pavimento adotada inicialmente, ou espessura do pavimento para análise, E A = 21 cm; Coeficiente de recalque no topo da subbase, k = 80 MPa/m; Pavimento com acostamento de concreto; Existência de barras de transferência entre as juntas das placas; e Eixos simples (ES) e eixos tandem duplo (ETD). Tabela Exemplo de determinação dos Fatores de Erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) e pavimento com JCB (junta com barra de transferência) e PCAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 21 cm 2,38 2,60 2,35 2,48 2,32 2,40 2,29 2,36 2,28 2,33 2,26 2,26 2,23 2,22 OBS(s). a) Pode-se utilizar a interpolação linear por meio gráfico para se obter o Fator de Erosão (FE), para valores de coeficiente de recalque no topo da subbase (k) que não constam na tabela que fornece os valores dos Fatores de Erosão (FE); e b) As Tabelas B1 até B8 do ANEXO 2 apresentam Fatores de Erosão para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.; e c) 10 MPa/m 1 kgf/cm 2 /cm. A Figura 4.4 mostra o exemplo de uma interpolação linear por meio gráfico para se obter o Fator de Erosão (FE) correspondente a um coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m, para um eixo tandem triplo (ETT), o qual não consta na tabela dos Fatores de Erosão. Os valores dos fatores de erosão iguais a 2,40 e 2,28 para os coeficientes de recalque iguais a 80 e 140, respectivamente, são tabelados.

249 21 Figura Exemplo de uma interpolação linear por meio gráfico para se obter o Fator de Erosão (FE) correspondente a um coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m, para um eixo tandem triplo (ETT) 5. o (quinto) passo do dimensionamento: Determinação dos Fatores de Fadiga do projeto para os eixos do projeto. Nesta fase do projeto, determina-se o Fator de Fadiga (FF) para cada tipo de eixo de projeto, ou seja, determina-se o FF dos eixos simples (ES), o FF dos eixos tandem duplo (ETD), e o FF dos eixos tandem triplo (ETT). O Fator de Fadiga (FF) para um determinado tipo de eixo é obtido pela seguinte equação: FF (4.1) em que: FF = fator de fadiga para o eixo em análise; TE = tensão equivalente para o eixo em análise, a qual é obtida de tabela ou por meio de interpolação gráfica (MPa); e Fctk = resistência característica do concreto à tração na flexão (MPa). OBS. Para cada tipo de eixo analisado no projeto existirá um único fator de fadiga (FF), ou seja, um FF para os eixos simples, outro FF para os eixos tandem duplos, e outro FF para os eixos tandem triplos. TE Fctk

250 22 6. o (sexto) passo do dimensionamento: Determinação das repetições admissíveis de carga. 6A) Determinação das repetições admissíveis de carga com base na fadiga ou no Fator de Fadiga (FF) Os procedimentos para determinação das repetições admissíveis de carga com base na fadiga são as seguintes: ia) Primeiro procedimento De posse das cargas dos eixos simples do projeto e do Fator de Fadiga (FF) para eixos simples; Então, com uso do Ábaco de Fadiga (Figura 4.5), determina-se o número de repetições de carga admissível, antes da fadiga, para cada carga de eixo simples de projeto. iia) Segundo procedimento De posse das cargas dos eixos tandem duplos do projeto e do Fator de Fadiga (FF) para eixos tandem duplos; Então, com uso do Ábaco de Fadiga (Figura 4.5), determina-se o número de repetições de carga admissível, antes da fadiga, para cada carga de eixo tandem duplo de projeto. iiia) Terceiro procedimento (procedimento especial) No caso de eixos tandem triplos, divide-se a carga do eixo tandem triplo por 3 (três), e então utiliza-se o Ábaco da Fadiga (Figura 4.5) como se o eixo fosse um eixo simples com carga igual a 1/3 (um terço) da carga do eixo tandem triplo. ou seja, de posse das cargas de projeto dos eixos tandem triplos; Então: a) Dividem-se as cargas dos eixos tandem triplos por 3 (três); b) Em seguida, de posse do Fator de Fadiga (FF) para eixos tandem triplos e das cargas correspondentes a 1/3 (um terço) da carga dos eixos tandem triplos; Então, utiliza-se o Ábaco da Fadiga (Figura 4.5) na escala correspondente a Eixos Simples. c) Finalmente, na escala correspondente a Eixos Simples do Ábaco da Fadiga (Figura 4.5), determina-se o número de repetições admissíveis para cada carregamento de eixo simples, que para o caso em questão, representa o número de repetições admissíveis, antes da fadiga, para cada eixo tandem triplo de projeto. A Figura 4.5 mostra o Ábaco da Fadiga utilizado no dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984). Percebe-se, no Ábaco da Fadiga, que para um eixo tandem duplo com carga de 34 toneladas, se o Fator de Fadiga for igual a 0,25; Então o número de repetições admissíveis de carregamento, antes da fadiga do concreto do pavimento, é igual a repetições.

251 OBS(s) a) Como exemplo de defeitos no pavimento causados pela fadiga em pavimentos rígidos, devido ao tráfego intenso, pode-se citar as fissuras de canto das placas de concreto e as fissuras longitudinais nas placas de concreto; e d) A fadiga do concreto pavimento pode ser entendida como a diminuição gradual da resistência do material devido ao efeito de carregamentos repetidos. 23 Figura Ábaco da Fadiga para pavimentos rígidos com ou sem acostamento de concreto 6B) Determinação das repetições admissíveis de carga com base na erosão ou no Fator de Erosão (FE) Os procedimentos para determinação das repetições admissíveis de carga com base na erosão são as seguintes: ib) Primeiro procedimento De posse das cargas dos eixos simples do projeto e do Fator de Erosão (FE) para eixos simples; Então, com uso do Ábaco de Erosão (Figura 4.6 ou 4.7), determina-se o número de repetições de carga admissível, antes da erosão, para cada carga de eixo simples de projeto.

252 24 No método da PCA (1984) existem 2 (dois) Ábacos de Erosão para determinação do número de repetições de carga admissível para erosão; Sendo um Ábaco utilizado para pavimentos projetados com acostamento de concreto (Figura 4.6), e outro Ábaco utilizado para pavimentos projetados sem acostamento de concreto (Figura 4.7). iib) Segundo procedimento De posse das cargas dos eixos tandem duplos do projeto e do Fator de Erosão (FE) para eixos tandem duplos; Então, com uso do Ábaco de Erosão (Figura 4.6 ou 4.7), determina-se o número de repetições de carga admissível, antes da erosão, para cada carga de eixo tandem duplo de projeto. No método da PCA (1984) existem 2 (dois) Ábacos de Erosão para determinação do número de repetições de carga admissível para erosão; Sendo um Ábaco utilizado para pavimentos projetados com acostamento de concreto (Figura 4.6), e outro Ábaco utilizado para pavimentos projetados sem acostamento de concreto (Figura 4.7). iiib) Terceiro procedimento (procedimento especial) No caso de eixos tandem triplos, divide-se a carga do eixo tandem triplo por 3 (três), e então utiliza-se o Ábaco da Erosão (Figura 4.6 ou 4.7) como se o eixo fosse um eixo simples com carga igual a 1/3 (um terço) da carga do eixo tandem triplo. Ou seja, de posse das cargas de projeto dos eixos tandem triplos; Então: a) Dividem-se as cargas dos eixos tandem triplos por 3 (três); b) Em seguida, de posse do Fator de Erosão (FE) para eixos tandem triplos e das cargas correspondentes a 1/3 (um terço) da carga dos eixos tandem triplos; Então, utiliza-se o Ábaco da Erosão (Figura 4.6 ou 4.7) na escala correspondente a Eixos Simples. c) Finalmente, na escala correspondente a Eixos Simples do Ábaco da Erosão (Figura 4.6 ou 4.7), determina-se o número de repetições admissíveis para cada carregamento de eixo simples, que para o caso em questão, representa o número de repetições admissíveis, antes da erosão, para cada eixo tandem triplo de projeto. A Figura 4.6 mostra o Ábaco da Erosão para pavimentos com acostamento de concreto, o qual é utilizado no dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984). Percebe-se, no Ábaco da Erosão da Figura 4.6, que para um eixo simples com carga de 13 toneladas, se o Fator de Erosão for igual a 2,3; Então o número de repetições admissíveis de carregamento, antes da erosão do pavimento de concreto, é igual a repetições. OBS. A erosão considerada no método da PCA (1984) refere-se à perda de material da subbase por bombeamento, a qual pode causar: a) O escalonamento ou formação de degraus entre as placas de concreto; e/ou b) A fissuração e a quebra da placa de concreto nos cantos ou bordas da placa, o que pode fazer surgir de buracos na pista.

253 25 Figura Ábaco da Erosão para pavimentos com acostamento de concreto, o qual é utilizado no dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) A Figura 4.7 mostra o Ábaco da Erosão para pavimentos sem acostamento de concreto, o qual é utilizado no dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984). Percebe-se, no Ábaco da Erosão da Figura 4.7, que para um eixo tandem duplo com carga de 24 toneladas, se o Fator de Erosão for igual a 2,7; Então o número de repetições admissíveis de carregamento, antes da erosão do pavimento de concreto, é igual a repetições.

254 26 Figura Ábaco da Erosão para pavimentos sem acostamento de concreto, o qual é utilizado no dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) 7. o (sétimo) passo de dimensionamento: Cálculo da resistência à fadiga do concreto que é consumida durante o período de projeto. Para determinar a resistência à fadiga do concreto que será consumida devido às repetições de carga no período de projeto, divide-se: as repetições de carga previstas no período de projeto, pelas repetições admissíveis em termos de fadiga para cada carregamento de eixo. Assim sendo, obtem-se uma porcentagem consumida do pavimento, em termos de resistência à fadiga, para cada carregamento de eixo, durante o período do projeto (20 anos) Em termos matemáticos, tem-se que: RCF NRP NRAF (4.2) em que: RCF = resistência do pavimento consumida devido à fadiga no período de projeto, ou consumo de fadiga (%); NRP = número de repetições de carga previstas (em 20 anos de projeto); e NRAF = número de repetições admissíveis, em termos de fadiga, para o período de projeto (20 anos).

255 OBS(s). a) NRP ou o número de repetições de carga previstas (em 20 anos de projeto) é calculado com base nos dados do tráfego que atuará sobre o pavimento; e b) NRAF ou o número de repetições admissíveis, em termos de fadiga, para o período de projeto (20 anos) é obtido com base no Ábaco da Fadiga da PCA (1984). 8. o (oitavo) passo do dimensionamento: Cálculo dos danos por erosão ou da erosão causada pelos carregamentos durante o período de projeto. Para determinar os danos por erosão, ou da erosão causada pelos carregamentos durante o período de projeto, divide-se: o número de repetições de carga previstas no período de projeto, pelas repetições admissíveis em termos de erosão para cada carregamento de eixo. Assim sendo, obtem-se uma porcentagem consumida do pavimento, em termos de erosão, para cada carregamento de eixo, durante o período de projeto (20 anos). Em termos matemáticos, tem-se que: DPE NRP NRAE 27 (4.3) em que: DPE = danos sofridos pelo pavimento devido à erosão durante o período de projeto, ou consumo por erosão (%); NRP = número de repetições de carga previstas (em 20 anos de projeto); e NRAE = número de repetições admissíveis, em termos de erosão, para o período de projeto (20 anos). OBS(s). a) NRP ou o número de repetições de carga previstas (em 20 anos de projeto) é calculado com base nos dados do tráfego que atuará sobre o pavimento; e b) NRAE ou número de repetições admissíveis, em termos de erosão, para o período de projeto (20 anos) é obtido com base nos Ábacos da Erosão da PCA (1984). 9. o (nono) passo do dimensionamento: Cálculos finais quanto à fadiga do pavimento. Nesta fase, soma-se todas as porcentagens de consumo de fadiga para cada eixo carregado, ou seja, soma-se as porcentagens de resistência à fadiga do pavimento que foram consumidas para cada eixo carregado atuante sobre o pavimento no período de projeto (20 anos); Então: Se a soma total das porcentagens de consumo de fadiga, ou de resistência à fadiga consumida por cada eixo carregado atuante sobre o pavimento for menor que 100%, então a espessura do pavimento adotada inicialmente no projeto será aceitável quanto à fadiga. OBS(s). a) Se a soma total das porcentagens de consumo de fadiga, ou da resistência à fadiga consumida por cada eixo carregado for maior que 100%, então a espessura do pavimento adotada inicialmente no projeto será rejeitada quanto à fadiga; Então, será necessário adotar uma nova espessura para o pavimento maior que a adotada inicialmente e refazer os cálculos do projeto; e

256 28 b) A Tabela 4.5 ilustra um cálculo final do consumo de fadiga, ou dos danos devido à fadiga para um projeto de um pavimento rígido de 21 cm. 10. o (décimo) passo do dimensionamento: Cálculos finais quanto à erosão do pavimento. Nesta fase, soma-se todas as porcentagens de consumo por erosão ou de danos por erosão causados ao pavimento por cada eixo carregado sobre o pavimento no período de projeto (20 anos); Então: Se a soma total das porcentagens de consumo por erosão, ou de danos por erosão causados ao pavimento por cada eixo carregado atuante sobre o pavimento for menor que 100%, então a espessura do pavimento adotada inicialmente no projeto será aceitável quanto à erosão. OBS(s). a) Se a soma total das porcentagens de consumo por erosão, ou de danos por erosão causado por cada eixo carregado for maior que 100%, então a espessura do pavimento adotada inicialmente no projeto será rejeitada quanto à erosão; Então, será necessário adotar uma nova espessura para o pavimento maior que a adotada inicialmente e refazer os cálculos do projeto; e b) A Tabela 4.5 ilustra um cálculo final do consumo por erosão, ou dos danos devido à erosão para um projeto de um pavimento rígido de 21 cm. Tabela Exemplo de cálculo de Consumo de Fadiga e de Consumo por Erosão OBS. Fsc = fator de segurança de carga =1,20 Faixa das cargas por eixo (ton) CE = Cargas por eixo na estrada (ton) Cargas de Projeto por Eixo = CE * Fsc (ton) Número de repetições previstas (em 20 anos) Análise da fadiga Número de repetições admissível Consumo de Fadiga (%) Análise da erosão Número de repetições admissível Consumo por Erosão (%) C1 C2 C3 C4 C5 C6=C4/C5 C7 C8=C4/C7 Eixos Simples: Tensão equivalente = 1,21 MPa; Fator de fadiga = 0,242; Fator de erosão = 2, ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado ilimitado , , ilimitado , , ilimitado , , ilimitado , , , ,11 Eixos Tandem Duplos: Tensão equivalente = 1,02 MPa; Fator de fadiga = 0,204; Fator de erosão = 2, , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado , ilimitado ,09 Eixos Tandem Triplos: Tensão equivalente = 0,793 MPa; Fator de fadiga = 0,169; Fator de erosão = 2, ,00 9, ilimitado -- ilimitado ,67 10, ilimitado -- ilimitado ,33 11, ilimitado ,03 Total (%) 10,06 Total (%) 40,13

257 11. o (décimo primeiro) passo do dimensionamento: Ocorrência de um novo dimensionamento. Se a soma das porcentagens de Consumo de Fadiga, ou de resistência de fadiga consumida por cada eixo carregado no projeto for muito menor que 100%; Então, Então deve-se adotar uma espessura menor para o pavimento e refazer o projeto pelo método da PCA (1984). OBS(s) a) Como exemplo de defeitos no pavimento causados pela fadiga em pavimentos rígidos, devido ao tráfego intenso, pode-se citar as fissuras de canto das placas de concreto e as fissuras longitudinais nas placas de concreto; Sabe-se que a fissuração pode causar a quebra da placa de concreto e buracos na pista; e d) A fadiga do concreto pavimento pode ser entendida como a diminuição gradual da resistência do material devido ao efeito de carregamentos repetidos. Se a soma das porcentagens de Consumo por Erosão, ou de danos por erosão causado por cada eixo carregado no projeto for muito menor que 100%; Então, Então deve-se adotar uma espessura menor para o pavimento e refazer o projeto pelo método da PCA (1984). OBS. A erosão considerada no método da PCA (1984) refere-se a perda de material da subbase por bombeamento, a qual pode causar: a) O escalonamento ou formação de degraus entre as placas de concreto; e/ou b) A fissuração e a quebra da placa de concreto nos cantos ou bordas da placa, o que pode fazer surgir buracos na pista Considerações finais quanto ao dimensionamento de pavimentos rígidos pelo método da PCA (1984) Embora, o método de dimensionamento de pavimentos rígidos da PCA (1984) tenha sido descrito passo a passo, anteriormente, fá-se necessário um exemplo numérico; Portanto, tal exemplo numérico de dimensionamento será apresentado futuramente (próxima aula). 5 Valores típicos (ou usuais) de abatimento ou slump para concretos utilizados em pavimentação O ensaio slump (ou do abatimento) do concreto fresco é um ensaio que serve para controle da dosagem do concreto, e serve também como um indicativo da trabalhabilidade do concreto. OBS(s). i) A trabalhabilidade do concreto é uma propriedade que se relaciona a mobilidade da massa de concreto; Pois, a massa de concreto pode se apresentar: úmida (com pouca mobilidade), plástica (com uma mobilidade razoável) ou fluida (ou massa com muita mobilidade); e

258 30 ii) Geralmente, tem-se que: para concreto úmido o slump é de 0 a 20 mm; para concreto plástico o slump é de 20 a 160 mm; e para concreto fluido o slump é maior que 160 mm. O slump é a diferença entre a altura de uma massa de concreto fresco, que sofreu abatimento (ou diminuiu de altura) após ser retirada de um cone, e a altura do cone que continha a massa de concreto fresco no seu interior. A Figura 5.1 ilustra o ensaio slump (ou ensaio do abatimento). OBS(s). a) O ensaio slump é padronizado pela norma da ABNT MB-256; e b) Slump é uma palavra inglesa que significa abatimento ou depressão. Figura Ensaio slump (ou ensaio do abatimento) A Tabela 5.1 indica valores típicos (ou usuais) de abatimentos (ou de slumps) de concretos empregados para construção de pavimentos de concreto.

259 Tabela Valores típicos (ou usuais) de abatimentos (ou de slumps) de concretos empregados para construção de pavimentos de concreto 31 Tipo de Pavimento de Concreto Método costrutivo do pavimento Abatimento (mm) Pavimento de concreto simples Whitetopping (ou cobertura branca) Pavimento de concreto com armadura contínua Tipo fôrmas-trilho de 60 a 90 Tipo régua vibratória e fôrmas laterais desmontáveis de 60 a 90 Tipo fôrmas deslizantes de 0 a 40 Tipo fôrmas-trilho de 60 a 90 Tipo régua vibratória e fôrmas laterais desmontáveis de 60 a 90 Tipo fôrmas deslizantes de 0 a 40 Tipo fôrmas-trilho de 60 a 100 Tipo régua vibratória e fôrmas laterais desmontáveis de 60 a 90 Tipo fôrmas deslizantes de 40 a 60

260 32 ANEXO 1 (Método da PCA (1984); As Tabelas A1 até A4 apresentam Tensões Equivalentes para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.)

261 Tabela A1- Tensões Equivalentes em MPa, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) 33 k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =180 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 4,30 3,56 3,78 3,01 3,51 2,81 3,31 2,68 3,17 2,57 2,91 2,43 2,74 2,35 13 cm 3,84 2,33 3,38 2,73 3,14 2,53 2,97 2,40 2,84 2,30 2,61 2,16 2,46 2,08 14 cm 3,46 2,96 3,05 2,49 2,83 2,29 2,68 2,16 2,56 2,08 2,37 1,94 2,23 1,85 15 cm 3,14 2,72 2,27 2,29 2,57 2,09 2,44 1,97 2,33 1,88 2,16 1,75 2,04 1,67 16 cm 2,87 2,52 2,53 2,12 2,35 1,93 2,23 1,81 2,13 1,73 1,97 1,60 1,87 1,52 17 cm 2,63 2,35 2,33 1,97 2,16 1,79 2,05 1,67 1,90 1,60 1,81 1,47 1,72 1,39 18 cm 2,43 2,20 2,15 1,84 1,99 1,66 1,89 1,55 1,81 1,48 1,68 1,36 1,59 1,28 19 cm 2,25 2,07 1,99 1,72 1,85 1,56 1,75 1,45 1,68 1,38 1,56 1,26 1,48 1,19 20 cm 2,10 1,95 1,85 1,62 1,72 1,46 1,64 1,36 1,56 1,29 1,45 1,18 1,38 1,11 21 cm 1,96 1,85 1,73 1,53 1,61 1,38 1,52 1,29 1,46 1,22 1,36 1,11 1,28 1,04 22 cm 1,83 1,75 1,62 1,45 1,50 1,31 1,42 1,22 1,37 1,15 1,28 1,05 1,20 0,98 23 cm 1,72 1,67 1,52 1,38 1,41 1,24 1,33 1,15 1,28 1,09 1,20 0,99 1,13 0,92 24 cm 1,62 1,59 1,43 1,31 1,33 1,18 1,25 1,10 1,21 1,04 1,13 0,94 1,07 0,88 25 cm 1,53 1,52 1,35 1,25 1,26 1,12 1,19 1,05 1,14 0,99 1,07 0,89 1,01 0,83 26 cm 1,45 1,45 1,28 1,20 1,19 1,07 1,13 1,00 1,08 0,94 1,01 0,85 0,95 0,80 27 cm 1,83 1,39 1,21 1,15 1,13 1,03 1,07 0,95 1,03 0,90 0,95 0,81 0,90 0,76 28 cm 1,31 1,34 1,15 1,10 1,07 0,99 1,02 0,91 0,98 0,86 0,90 0,78 0,86 0,73 29 cm 1,25 1,29 1,10 1,06 1,02 0,95 0,97 0,88 0,93 0,83 0,86 0,75 0,82 0,69 30 cm 1,19 1,24 1,05 1,02 0,97 0,91 0,92 0,85 0,89 0,80 0,82 0,72 0,78 0,66 31 cm 1,13 1,20 1,00 0,99 0,93 0,88 0,88 0,81 0,84 0,77 0,78 0,69 0,74 0,64 32 cm 1,09 1,16 0,96 0,95 0,89 0,85 0,84 0,78 0,80 0,74 0,75 0,67 0,71 0,62 33 cm 1,04 1,12 0,92 0,92 0,85 0,82 0,80 0,76 0,77 0,71 0,72 0,64 0,68 0,60 34 cm 1,00 1,08 0,88 0,89 0,81 0,79 0,77 0,73 0,73 0,69 0,69 0,62 0,66 0,58

262 34 Tabela A2 - Tensões Equivalentes em MPa, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 2,60 2,35 2,15 1,99 1,85 1,73 1,62 1,53 1,45 1,37 1,30 1,24 1,18 1,13 1,07 1,02 0,98 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77 0,73 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 2,30 2,20 2,14 2,08 2,07 2,04 1,93 1,87 1,80 1,78 1,83 1,72 1,65 1,58 1,55 1,67 1,55 1,48 1,40 1,37 1,54 1,41 1,34 1,25 1,23 1,43 1,30 1,23 1,14 1,11 1,34 1,21 1,14 1,04 1,01 1,26 1,13 1,06 0,96 0,92 1,19 1,07 0,99 0,89 0,85 1,13 1,01 0,93 0,83 0,79 1,07 0,95 0,88 0,78 0,74 1,02 0,91 0,84 0,73 0,70 0,97 0,87 0,80 0,69 0,66 0,93 0,83 0,76 0,66 0,62 0,89 0,79 0,73 0,63 0,59 0,86 0,76 0,70 0,60 0,57 0,82 0,73 0,67 0,58 0,54 0,79 0,71 0,65 0,55 0,52 0,76 0,68 0,63 0,53 0,50 0,73 0,66 0,60 0,51 0,48 0,70 0,63 0,58 0,50 0,46 0,68 0,61 0,56 0,48 0,45 0,65 0,59 0,55 0,46 0,43

263 Tabela A3 - Tensões Equivalentes em MPa, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para PCAC (pavimento com acostamento de concreto) 35 k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =180 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 3,36 2,82 2,95 2,46 2,74 2,31 2,60 2,22 2,49 2,16 2,31 2,08 2,19 2,04 13 cm 3,02 2,56 2,66 2,22 2,47 2,08 2,34 1,99 2,25 1,94 2,09 1,86 1,99 1,81 14 cm 2,74 2,34 2,41 2,02 2,24 1,89 2,13 1,80 2,05 1,75 1,91 1,67 1,82 1,62 15 cm 2,50 2,15 2,20 1,85 2,05 1,72 1,95 1,64 1,88 1,59 1,75 1,51 1,67 1,46 16 cm 2,29 1,99 2,02 1,71 1,88 1,58 1,80 1,51 1,73 1,46 1,61 1,38 1,55 1,33 17 cm 2,11 1,85 1,86 1,58 1,74 1,46 1,66 1,39 1,60 1,34 1,49 1,26 1,43 1,21 18 cm 1,96 1,72 1,73 1,47 1,61 1,35 1,54 1,29 1,48 1,24 1,39 1,16 1,33 1,12 19 cm 1,82 1,62 1,61 1,38 1,50 1,27 1,43 1,20 1,38 1,16 1,29 1,08 1,24 1,04 20 cm 1,70 1,52 1,50 1,29 1,40 1,19 1,34 1,13 1,29 1,08 1,21 1,01 1,16 0,97 21 cm 1,59 1,44 1,40 1,22 1,31 1,12 1,26 1,06 1,21 1,02 1,13 0,95 1,09 0,91 22 cm 1,49 1,36 1,32 1,15 1,23 1,06 1,18 1,00 1,14 0,96 1,07 0,89 1,02 0,86 23 cm 1,40 1,29 1,24 1,09 1,16 1,00 1,11 0,95 1,07 0,91 1,01 0,84 0,97 0,81 24 cm 1,32 1,23 1,17 1,04 1,10 0,95 1,05 0,90 1,01 0,86 0,95 0,80 0,91 0,76 25 cm 1,25 1,18 1,11 0,99 1,04 0,91 0,99 0,85 0,96 0,82 0,90 0,76 0,87 0,73 26 cm 1,19 1,12 1,05 0,95 0,98 0,87 0,94 0,81 0,91 0,78 0,86 0,72 0,82 0,69 27 cm 1,13 1,08 1,00 0,91 0,93 0,83 0,89 0,78 0,86 0,84 0,81 0,69 0,78 0,66 28 cm 1,07 1,03 0,95 0,87 0,89 0,79 0,85 0,74 0,82 0,71 0,78 0,66 0,75 0,63 29 cm 1,02 0,99 0,91 0,84 0,85 0,76 0,81 0,71 0,78 0,68 0,74 0,63 0,71 0,60 30 cm 0,98 0,95 0,87 0,81 0,81 0,73 0,77 0,69 0,75 0,66 0,71 0,61 0,68 0,58 31 cm 0,93 0,92 0,83 0,78 0,77 0,71 0,74 0,66 0,72 0,63 0,68 0,58 0,65 0,55 32 cm 0,90 0,89 0,79 0,75 0,74 0,68 0,71 0,64 0,69 0,61 0,65 0,56 0,62 0,53 33 cm 0,86 0,86 0,76 0,72 0,71 0,66 0,68 0,61 0,66 0,59 0,62 0,54 0,60 0,51 34 cm 0,83 0,83 0,73 0,70 0,69 0,63 0,66 0,59 0,63 0,57 0,60 0,52 0,57 0,49

264 36 Tabela A4 - Tensões Equivalentes em MPa, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para PCAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 2,20 1,97 1,78 1,62 1,49 1,38 1,28 1,19 1,12 1,05 0,99 0,93 0,88 0,84 0,79 0,75 0,72 0,68 0,65 0,62 0,59 0,57 0,54 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 2,00 1,93 1,89 1,85 1,85 1,78 1,70 1,66 1,61 1,61 1,59 1,52 1,48 1,43 1,42 1,44 1,37 1,33 1,27 1,26 1,32 1,24 1,20 1,15 1,13 1,21 1,14 1,10 1,04 1,03 1,12 1,05 1,01 0,96 0,94 1,04 0,98 0,94 0,88 0,86 0,98 0,91 0,87 0,82 0,80 0,92 0,85 0,81 0,76 0,74 0,86 0,80 0,76 0,71 0,69 0,81 0,76 0,72 0,67 0,65 0,77 0,71 0,68 0,63 0,61 0,73 0,68 0,64 0,59 0,57 0,70 0,64 0,61 0,56 0,54 0,66 0,61 0,58 0,53 0,52 0,63 0,59 0,56 0,51 0,49 0,60 0,56 0,53 0,49 0,47 0,58 0,54 0,51 0,46 0,45 0,55 0,51 0,49 0,44 0,43 0,53 0,49 0,47 0,43 0,41 0,51 0,47 0,45 0,41 0,39 0,49 0,46 0,43 0,39 0,38

265 37 ANEXO 2 (Método da PCA (1984); As Tabelas B1 até B8 apresentam Fatores de Erosão para uma diversidade de eixos, espessuras de pavimentos, e etc.)

266 38 Tabela B1 - Fatores de Erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para JSB (junta sem barra de transferência) e PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 3,72 3,82 3,69 3,74 3,67 3,69 3,65 3,67 3,64 3,65 3,62 3,61 3,59 3,58 13 cm 3,62 3,75 3,59 3,66 3,57 3,61 3,55 3,59 3,54 3,57 3,52 3,52 3,49 3,49 14 cm 3,53 3,68 3,50 3,59 3,48 3,53 3,46 3,51 3,45 3,49 3,43 3,44 3,40 3,41 15 cm 3,45 3,61 3,41 3,52 3,39 3,46 3,37 3,44 3,36 3,42 3,34 3,37 3,31 3,34 16 cm 3,37 3,55 3,33 3,46 3,31 3,40 3,29 3,37 3,28 3,35 3,26 3,30 3,23 3,26 17 cm 3,30 3,50 3,26 3,40 3,23 3,34 3,21 3,31 3,20 3,29 3,18 3,23 3,16 3,20 18 cm 3,23 3,44 3,18 3,34 3,16 3,28 3,14 3,25 3,13 3,23 3,11 3,17 3,09 3,13 19 cm 3,17 3,39 3,12 3,29 3,09 3,23 3,07 3,19 3,06 3,17 3,04 3,11 3,02 3,07 20 cm 3,11 3,35 3,05 3,24 3,03 3,17 3,01 3,14 3,00 3,12 2,98 3,05 2,96 3,02 21 cm 3,05 3,30 2,99 3,19 2,97 3,13 2,95 3,09 2,94 3,07 2,92 3,00 2,90 2,96 22 cm 3,00 3,26 2,94 3,15 2,91 3,08 2,89 3,04 2,88 3,02 2,86 2,95 2,84 2,91 23 cm 2,94 3,22 2,88 3,11 2,85 3,03 2,83 2,99 2,82 2,97 2,80 2,90 2,78 2,86 24 cm 2,90 3,18 2,84 3,07 2,80 2,99 2,78 2,95 2,77 2,93 2,75 2,86 2,73 2,82 25 cm 2,86 3,14 2,78 3,03 2,76 2,96 2,73 2,91 2,72 2,89 2,70 2,82 2,68 2,78 26 cm 2,81 3,11 2,75 2,99 2,71 2,92 2,69 2,88 2,68 2,86 2,65 2,71 2,63 2,74 27 cm 2,77 3,08 2,70 2,96 2,67 2,89 2,64 2,84 2,63 2,82 2,61 2,75 2,59 2,71 28 cm 2,73 3,05 2,66 2,93 2,62 2,85 2,60 2,81 2,59 2,79 2,56 2,71 2,54 2,67 29 cm 2,70 3,02 2,62 2,90 2,58 2,82 2,56 2,78 2,55 2,75 2,52 2,68 2,50 2,64 30 cm 2,66 2,99 2,59 2,86 2,54 2,79 2,51 2,75 2,50 2,72 2,48 2,64 2,46 2,60 31 cm 2,63 2,96 2,55 2,83 2,50 2,76 2,48 2,72 2,47 2,69 2,44 2,61 2,42 2,57 32 cm 2,59 2,93 2,51 2,81 2,47 2,73 2,44 2,69 2,43 2,66 2,40 2,58 2,38 2,54 33 cm 2,56 2,90 2,48 2,78 2,43 2,70 2,40 2,66 2,39 2,63 2,36 2,55 2,34 2,51 34 cm 2,53 2,88 2,45 2,75 2,40 2,67 2,37 2,63 2,36 2,60 2,32 2,52 2,30 2,48

267 Tabela B2 - Fatores de Erosão, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para JSB (junta sem barras de transferência) e PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) 39 Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 3,85 3,77 3,70 3,64 3,58 3,52 3,47 3,42 3,37 3,33 3,29 3,25 3,21 3,17 3,14 3,10 3,07 3,04 3,01 2,98 2,96 2,93 2,91 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 3,75 3,70 3,66 3,57 3,53 3,68 3,62 3,58 3,50 3,45 3,60 3,55 3,51 3,42 3,38 3,54 3,48 3,44 3,36 3,32 3,47 3,42 3,38 3,29 3,25 3,42 3,36 3,32 3,23 3,19 3,36 3,30 3,26 3,18 3,14 3,31 3,25 3,21 3,13 3,09 3,26 3,20 3,16 3,08 3,04 3,22 3,16 3,11 3,03 2,99 3,18 3,11 3,07 2,99 2,95 3,13 3,07 3,03 2,94 2,91 3,10 3,03 2,99 2,90 2,86 3,06 2,99 2,95 2,87 2,83 3,02 2,96 2,91 2,83 2,79 2,99 2,92 2,88 2,79 2,75 2,96 2,89 2,85 2,76 2,72 2,92 2,86 2,81 2,73 2,69 2,89 2,83 2,78 2,69 2,65 2,87 2,80 2,75 2,66 2,62 2,84 2,77 2,72 2,63 2,59 2,81 2,74 2,70 2,61 2,57 2,78 2,72 2,67 2,58 2,54

268 40 Tabela B3 - Fatores de Erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para JSB (junta sem barra de transferência) e PCAC (pavimento com acostamento de concreto) k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 2,25 2,29 3,20 3,19 3,18 3,13 3,17 3,11 3,16 3,09 3,13 3,04 3,11 3,03 13 cm 3,16 3,23 3,11 3,12 3,09 3,06 3,08 3,04 3,06 3,02 3,03 2,97 3,01 2,95 14 cm 3,08 3,17 3,03 3,06 3,00 2,99 2,99 2,97 2,98 2,95 2,95 2,90 2,93 2,87 15 cm 3,00 3,11 2,95 3,00 2,92 2,93 2,91 2,91 2,90 2,88 2,87 2,83 2,85 2,80 16 cm 2,93 3,06 2,88 2,94 2,85 2,88 2,84 2,85 2,82 2,82 2,79 2,77 2,77 2,74 17 cm 2,87 3,01 2,81 2,89 2,78 2,82 2,77 2,79 2,75 2,77 2,72 2,71 2,70 2,68 18 cm 2,80 2,97 2,74 2,84 2,71 2,77 2,70 2,74 2,69 2,71 2,66 2,65 2,64 2,62 19 cm 2,74 2,92 2,68 2,80 2,65 2,72 2,64 2,69 2,62 2,66 2,59 2,60 2,57 2,57 20 cm 2,69 2,88 2,62 2,76 2,59 2,68 2,58 2,64 2,56 2,62 2,53 2,55 2,51 2,51 21 cm 2,63 2,84 2,57 2,71 2,53 2,64 2,52 2,60 2,51 2,57 2,48 2,50 2,46 2,47 22 cm 2,58 2,80 2,51 2,68 2,48 2,59 2,47 2,56 2,45 2,53 2,42 2,46 2,40 2,42 23 cm 2,53 2,77 2,46 2,64 2,43 2,55 2,42 2,51 2,40 2,48 2,37 2,41 2,35 2,37 24 cm 2,48 2,74 2,42 2,60 2,38 2,52 2,37 2,48 2,36 2,45 2,33 2,31 2,31 2,33 25 cm 2,44 2,71 2,37 2,57 2,34 2,49 2,33 2,45 2,31 2,42 2,28 2,34 2,26 2,29 26 cm 2,40 2,68 2,33 2,54 2,30 2,46 2,28 2,41 2,27 2,38 2,24 2,31 2,22 2,25 27 cm 2,36 2,65 2,29 2,51 2,26 2,43 2,24 2,38 2,22 2,35 2,20 2,27 2,17 2,21 28 cm 2,33 2,62 2,25 2,49 2,22 2,40 2,20 2,35 2,18 2,32 2,16 2,24 2,13 2,18 29 cm 2,29 2,60 2,22 2,46 2,18 2,37 2,16 2,33 2,14 2,30 2,12 2,21 2,09 2,14 30 cm 2,26 2,57 2,18 2,43 2,15 2,35 2,12 2,30 2,11 2,27 2,08 2,18 2,06 2,11 31 cm 2,22 2,55 2,15 2,41 2,11 2,32 2,09 2,27 2,07 2,24 2,04 2,15 2,02 2,07 32 cm 2,19 2,52 2,11 2,38 2,08 2,29 2,05 2,25 2,03 2,22 2,01 2,13 1,98 2,04 33 cm 2,16 2,50 2,08 2,36 2,04 2,27 2,02 2,22 2,00 2,19 1,98 2,10 1,95 2,01 34 cm 2,13 2,48 2,05 2,34 2,01 2,25 1,98 2,20 1,97 2,17 1,94 2,07 1,92 1,98

269 Tabela B4 - Fatores de Erosão, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para JSB (junta sem barras de transferência) e PCAC (pavimento com acostamento de concreto) 41 Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 3,29 3,23 3,17 3,12 3,08 3,03 2,99 2,96 2,93 2,89 2,87 2,84 2,81 2,79 2,77 2,74 2,72 2,70 2,68 2,67 2,65 2,63 2,61 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 3,18 3,12 3,09 3,02 2,99 3,11 3,05 3,01 2,94 2,91 3,04 2,98 2,94 2,87 2,83 2,99 2,92 2,88 2,80 2,77 2,94 2,87 2,82 2,74 2,70 2,89 2,82 2,77 2,69 2,65 2,85 2,77 2,72 2,69 2,60 2,81 2,73 2,68 2,59 2,55 2,77 2,69 2,64 2,54 2,50 2,74 2,65 2,60 2,50 2,46 2,71 2,62 2,56 2,47 2,42 2,68 2,59 2,53 2,43 2,38 2,65 2,56 2,50 2,40 2,35 2,62 2,53 2,47 2,37 2,32 2,60 2,50 2,44 2,34 2,29 2,57 2,48 2,42 2,31 2,26 2,55 2,46 2,39 2,28 2,23 2,53 2,43 2,37 2,26 2,20 2,51 2,41 2,35 2,23 2,18 2,49 2,39 2,33 2,21 2,16 2,47 2,37 2,31 2,19 2,13 2,45 2,35 2,29 2,17 2,11 2,43 2,35 2,27 2,15 2,09

270 42 Tabela B5 - Fatores de Erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para JCB (junta com barra de transferência) e PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 3,51 3,61 3,50 3,57 3,49 3,54 3,48 3,52 3,48 3,51 3,47 3,49 3,45 3,47 13 cm 3,41 3,53 3,39 3,48 3,39 3,45 3,38 3,43 3,38 3,41 3,37 3,39 3,35 3,37 14 cm 3,32 3,45 3,30 3,39 3,29 3,36 3,28 3,34 3,28 3,33 3,27 3,30 3,25 3,28 15 cm 3,23 3,37 3,21 3,31 3,20 3,28 3,19 3,26 3,19 3,24 3,18 3,22 3,16 3,20 16 cm 3,15 3,30 3,12 3,24 3,12 3,21 3,10 3,18 3,10 3,17 3,09 3,14 3,08 3,12 17 cm 3,07 3,24 3,05 3,17 3,04 3,14 3,02 3,11 3,02 3,10 3,01 3,07 3,00 3,04 18 cm 2,99 3,18 2,97 3,11 2,96 3,07 2,95 3,05 2,94 3,03 2,93 3,00 2,92 2,97 19 cm 2,93 3,12 2,90 3,05 2,89 3,01 2,88 2,98 2,87 2,97 2,86 2,93 2,85 2,91 20 cm 2,86 3,06 2,83 3,00 2,83 2,95 2,81 2,92 2,80 2,91 2,79 2,87 2,79 2,84 21 cm 2,80 3,01 2,77 2,93 2,76 2,89 2,74 2,86 2,74 2,85 2,73 2,81 2,72 2,78 22 cm 2,74 2,96 2,71 2,88 2,70 2,84 2,68 2,81 2,68 2,80 2,67 2,76 2,66 2,73 23 cm 2,68 2,91 2,65 2,83 2,64 2,79 2,62 2,76 2,62 2,74 2,61 2,70 2,59 2,67 24 cm 2,63 2,87 2,60 2,78 2,59 2,74 2,57 2,71 2,56 2,69 2,55 2,65 2,54 2,62 25 cm 2,58 2,83 2,54 2,74 2,54 2,69 2,52 2,67 2,51 2,65 2,50 2,60 2,49 2,57 26 cm 2,53 2,79 2,50 2,70 2,49 2,65 2,47 2,62 2,46 2,61 2,45 2,56 2,44 2,53 27 cm 2,48 2,75 2,45 2,66 2,44 2,61 2,42 2,58 2,41 2,57 2,40 2,52 2,39 2,49 28 cm 2,43 2,72 2,40 2,63 2,39 2,57 2,37 2,54 2,37 2,53 2,35 2,48 2,34 2,45 29 cm 2,39 2,69 2,36 2,59 2,35 2,54 2,33 2,51 2,32 2,49 2,31 2,44 2,30 2,41 30 cm 2,43 2,65 2,31 2,56 2,30 2,50 2,28 2,47 2,28 2,45 2,26 2,41 2,25 2,37 31 cm 2,30 2,62 2,27 2,52 2,26 2,47 2,24 2,43 2,24 2,43 2,22 2,37 2,21 2,34 32 cm 2,26 2,59 2,23 2,49 2,22 2,43 2,20 2,40 2,19 2,38 2,18 2,33 2,17 2,30 33 cm 2,22 2,56 2,19 2,46 2,18 2,40 2,16 2,37 2,15 2,35 2,14 2,30 2,13 2,27 34 cm 2,18 2,53 2,15 2,43 2,14 2,37 2,12 2,33 2,12 2,32 2,10 2,27 2,09 2,24

271 Tabela B6 - Fatores de Erosão, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para JCB (junta com barras de transferência) e PSAC (pavimento sem acostamento de concreto) 43 Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 3,68 3,60 3,53 3,47 3,41 3,35 3,30 3,25 3,21 3,16 3,12 3,08 3,05 3,01 2,98 2,94 2,91 2,88 2,85 2,82 2,80 2,77 2,74 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 3,60 3,56 3,52 3,45 3,40 3,51 3,47 3,44 3,37 3,33 3,43 3,39 3,36 3,29 3,26 3,36 3,31 3,28 3,22 3,19 3,30 3,25 3,21 3,15 3,12 3,24 3,19 3,15 3,08 3,05 3,19 3,13 3,09 3,02 2,99 3,14 3,08 3,04 2,96 2,93 3,09 3,03 2,99 2,91 2,88 3,05 2,99 2,94 2,86 2,83 3,01 2,94 2,90 2,82 2,78 2,97 2,90 2,86 2,77 2,74 2,93 2,86 2,82 2,73 2,69 2,89 2,83 2,78 2,69 2,65 2,86 2,79 2,74 2,66 2,62 2,82 2,76 2,71 2,66 2,58 2,79 2,72 2,68 2,59 2,55 2,76 2,69 2,65 2,55 2,51 2,73 2,66 2,62 2,52 2,48 2,70 2,63 2,59 2,49 2,45 2,68 2,61 2,56 2,46 2,42 2,65 2,58 2,53 2,44 2,40 2,62 2,55 2,50 2,41 2,37

272 44 Tabela B7 - Fatores de Erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para JCB (junta com barra de transferência) e PCAC (pavimento com acostamento de concreto) k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) Espessura da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 12 cm 3,07 3,09 3,02 2,99 3,00 2,93 2,97 2,90 2,96 2,88 2,94 2,84 2,92 2,83 13 cm 2,97 3,02 2,92 2,92 2,90 2,86 2,87 2,83 2,86 2,80 2,84 2,76 2,82 2,74 14 cm 2,88 2,96 2,83 2,85 2,81 2,79 2,78 2,76 2,77 2,73 2,75 2,68 2,73 2,66 15 cm 2,80 2,89 2,75 2,79 2,73 2,72 2,70 2,69 2,69 2,66 2,67 2,61 2,65 2,59 16 cm 2,72 2,84 2,67 2,73 2,65 2,66 2,62 2,63 2,61 2,60 2,59 2,55 2,57 2,52 17 cm 2,64 2,78 2,60 2,68 2,58 2,60 2,55 2,57 2,54 2,54 2,52 2,48 2,49 2,45 18 cm 2,57 2,73 2,53 2,62 2,51 2,55 2,48 2,51 2,47 2,48 2,45 2,42 2,42 2,39 19 cm 2,51 2,69 2,47 2,57 2,44 2,50 2,41 2,46 2,40 2,43 2,38 2,37 2,36 2,33 20 cm 2,44 2,64 2,41 2,53 2,38 2,45 2,35 2,41 2,34 2,38 2,32 2,31 2,29 2,28 21 cm 2,38 2,60 2,35 2,48 2,32 2,40 2,29 2,36 2,28 2,33 2,26 2,26 2,23 2,22 22 cm 2,33 2,56 2,30 2,44 2,27 2,36 2,24 2,32 2,23 2,29 2,21 2,21 2,18 2,17 23 cm 2,27 2,52 2,24 2,40 2,21 2,31 2,18 2,27 2,17 2,24 2,15 2,17 2,12 2,12 24 cm 2,23 2,48 2,10 2,36 2,16 2,28 2,13 2,24 2,12 2,20 2,10 2,13 2,07 2,08 25 cm 2,18 2,43 2,14 2,33 2,11 2,24 2,09 2,20 2,08 2,17 2,05 2,09 2,02 2,03 26 cm 2,14 2,39 2,09 2,29 2,06 2,21 2,04 2,17 2,03 2,13 2,01 2,06 1,97 1,99 27 cm 2,19 2,35 2,05 2,26 2,02 2,17 2,00 2,13 1,99 2,10 1,96 2,03 1,93 1,95 28 cm 2,06 2,32 2,01 2,23 1,98 2,14 1,95 2,10 1,94 2,07 1,92 1,99 1,98 1,91 29 cm 2,03 2,28 1,97 2,19 1,94 2,11 1,91 2,07 1,90 2,04 1,88 1,96 1,85 1,87 30 cm 1,99 2,25 1,93 2,16 1,90 2,08 1,87 2,04 1,86 2,01 1,83 1,93 1,81 1,83 31 cm 1,96 2,21 1,89 2,13 1,86 2,05 1,83 2,01 1,82 1,98 1,80 1,90 1,77 1,80 32 cm 1,92 2,18 1,86 2,11 1,83 2,03 1,80 1,99 1,79 1,95 1,76 1,87 1,74 1,76 33 cm 1,89 2,15 1,82 2,08 1,79 2,00 1,76 1,96 1,75 1,92 1,72 1,85 1,70 1,73 34 cm 1,86 2,12 1,79 2,05 1,76 1,97 1,73 1,93 1,72 1,90 1,69 1,82 1,67 1,70

273 Tabela B8 - Fatores de Erosão, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para JCB (junta com barras de transferência) e PSAC (pavimento com acostamento de concreto) 45 Espessura da placa de concreto 12 cm 13 cm 14 cm 15 cm 16 cm 17 cm 18 cm 19 cm 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm 31 cm 32 cm 33 cm 34 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 ETT 3,12 3,06 3,00 2,95 2,91 2,86 2,82 2,79 2,75 2,72 2,68 2,65 2,62 2,59 2,57 2,54 2,51 2,49 2,47 2,44 2,42 2,44 2,38 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT 2,99 2,93 2,90 2,85 2,82 2,92 2,85 2,81 2,76 2,73 2,86 2,78 2,74 2,67 2,64 2,80 2,73 2,67 2,59 2,56 2,76 2,67 2,62 2,52 2,49 2,71 2,62 2,57 2,47 2,43 2,67 2,58 2,52 2,41 2,37 2,63 2,54 2,48 2,37 2,32 2,59 2,50 2,44 2,32 2,28 2,56 2,47 2,40 2,28 2,23 2,53 2,43 2,37 2,25 2,20 2,49 2,40 2,34 2,21 2,16 2,46 2,37 2,31 2,18 2,13 2,44 2,34 2,28 2,15 2,10 2,41 2,32 2,25 2,12 2,07 2,38 2,29 2,22 2,10 2,04 2,36 2,26 2,20 2,07 2,01 2,33 2,24 2,17 2,04 1,99 2,31 2,22 2,15 2,02 1,96 2,29 2,19 2,13 2,00 1,94 2,26 2,17 2,10 1,97 1,92 2,24 2,15 2,08 1,95 1,89 2,22 2,13 2,06 1,93 1,87

274 46 Referências bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT MB-256 Consistência do concreto pelo abatimento do tronco de cone. São Paulo, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT NB-1 Projeto e execução de obras de concreto armado. Rio de Janeiro ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT MB-212 Argamassa e concretos - Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT NBR Determinação da resistência à tração na flexão em corpos de prova prismáticos. Rio de Janeiro BALBO J. T. Pavimentos de concreto. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. BAUER L. A. F. Materiais de construção. Vol. 1. Ed. 4. São Paulo - SP: Livros técnicos e científicos, DELATTE N. Concrete pavement design, conservation and performance. New York - Taylor & Francis, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT 055/2004-ME Pavimento rígido Prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque de subleito e subbase em projeto de avaliação de pavimentos. Rio de Janeiro, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT Manual de pavimentos rígidos. 2. Edição. Rio de Janeiro, p. FERREIRA A. B. H. Novo dicionário Aurélio da língua portuguesa. Rio de Janeiro - RJ: Nova Fronteira S. A., p. LIMA, D. C.; RÖHM S. A.; BUENO, B. S. Tópicos em estradas - Apostila 205. Viçosa-MG: Universidade Federal de Viçosa p. LIMA D. C. Notas de aulas de pavimentação - Pavimentos rígidos. CIV 311. Universidade federal de Viçosa, PONTES FILHO, G. (1998) Estradas de rodagem projeto geométrico. [S.I.]: Bidim, p. SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Volume 1. São Paulo - SP: Pini, p.

275 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 13) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Aula prática: Prova de carga estática Conteúdo da aula prática 1 Prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque do subleito ou da subbase

276 2 1 Prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque do subleito ou da subbase 1.1 Introdução A prova de carga estática é o ensaio realizado no campo (ou in situ) para determinar o coeficiente de recalque do subleito ou da subbase, os quais são parâmetros importantes para o dimensionamento de pavimentos rígidos de estradas de rodagem. A prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque do subleito ou da subbase é realizada com base na norma DNIT 055/2004-ME. 1.2 Principais conceitos envolvidos na realização da prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque i) Coeficiente de Recalque, ou Módulo de Reação ou Módulo de Westergard O Coeficiente de Recalque, ou Módulo de Reação ou Módulo de Westergard é uma constante física definida pela seguinte equação: (1.1) em que: K = Coeficiente de Recalque, ou Módulo de Reação ou Módulo de Westergard (MPa/m) (ou kgf/cm 2 /cm); P = pressão transmitida por uma placa carregada à fundação, que pode ser um subleito ou uma subbase de pavimento rígido (MPa) (ou kgf/cm 2 ); e W = deslocamento vertical da placa carregada (m) (ou cm). OBS. 10 MPa/m 1 kgf/cm 2 /cm. ii) Subleito Subleito é o terreno de fundação sobre o qual se construirá o pavimento da estrada. iii) Subbase (para pavimentos rígidos) K = Subbase é uma fina camada construída abaixo da placa de concreto do pavimento rígido, a qual recebe os carregamentos da placa de concreto e distribui com menor intensidade ao subleito. P W

277 3 1.3 Locais para realização da prova de carga estática As provas de carga estáticas são realizadas de modo alternado a cada 100 m, tendo como referência o eixo da estrada; Assim sendo, as provas de carga são realizadas do seguinte modo: 1. o (primeira) prova de carga é realizada no bordo direito do eixo da estrada; 2. o (segunda) prova de carga é realizada sobre o eixo da estrada; 3. o (terceira) prova de carga é realizada no bordo esquerdo do eixo da estrada; 4. o (quarta) prova de carga é realizada sobre o eixo da estrada; 5. o (quinta) prova de carga é realizada no bordo direito do eixo da estrada; 6. o (sexta) prova de carga é realizada sobre o eixo da estrada;... As demais provas de carga seguem a mesma sequência apresentada... A Figura 1.1 ilustra a localização dos pontos de prova de carga estática ao longo do subleito de uma estrada. Figura Localização dos pontos de prova de carga estática ao longo do subleito de uma estrada 1.4 Aparelhagem utilizado na prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque Para realização da prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque (K) são necessários os seguintes equipamentos: i) Sistema de reação de carga com capacidade de 10 ton (ou 100 KN); O sistema de reação pode ser o chassi de um caminhão carregado com areia. ii) Um macaco hidráulico com capacidade entre 10 a 20 ton. iii) Placa de carga de aço, a qual deve ser circular e possuir diâmetro igual a 79,9 cm. OBS. A placa de carga deve ser rígida ou inflexível.

278 4 iv) 3 (três) deflectômetros de leitura de deslocamento vertical, com curso máximo (ou extensão máxima) de 10 mm, e uma precisão de 0,01 mm. v) Dispositivo suporte para os deflectômetros (dotado de: sapatas, viga de sustentação e hastes de sustentação dos deflectômetros). vi) Nível de pedreiro. vii) Uma trena de aço com comprimento de 2,00 m. viii) Uma enxada. ix) Uma picareta. x) Um alicate. A Figura 1.2 ilustra a placa de carga de aço utilizada na prova de carga estática (as cotas na figura são dadas em cm). Figura Placa de carga de aço utilizada na prova de carga estática (as cotas na figura são dadas em cm)

279 5 A Figura 1.3 ilustra o equipamento instalado no campo para realização da prova de carga estática. Figura Equipamento instalado no campo para realização da prova de carga estática A Figura 1.4 mostra uma vista axial (ou superior) do equipamento instalado no campo para realização da prova de carga estática.

280 6 Figura Vista axial (ou superior) do equipamento instalado no campo para realização da prova de carga estática 1.5 Preparação do local da prova de carga estática segue: No local onde será realizada a prova de carga, deve-se proceder como se i) Quando a prova de carga for realizada sobre o subleito da estrada; Então, deve-se executar uma escavação até a cota onde será realizada a prova de carga, ou até o greide da estrada. OBS. Greide da estrada é o perfil longitudinal da estrada. ii) Para instalação da placa da prova de carga deve ser escavado um círculo com diâmetro, no mínimo, igual ao dobro do diâmetro da placa da prova de carga (ou seja com diâmetro 160 cm). iii) Na sequência, devem ser niveladas as áreas de apoio das sapatas da viga de sustentação dos deflectômetros, e também a área onde repousará a placa da prova de carga.

281 7 iv) Finalmente, deve-se construir colchões de areia nivelados, com espessuras de 2 a 5 cm, nos seguintes locais: a) Embaixo da placa de aplicação de carga; b) Embaixo das sapatas que sustentam a viga de suporte dos deflectômetros. 1.6 Montagem do equipamento para prova de carga estática Para montagem do equipamento para realização da prova de carga estática, deve-se proceder como se segue: i) Inicialmente, deve-se colocar cuidadosamente a placa de carga sobre o colchão de areia; A placa deve ser girada até que fique convenientemente assentada sobre o colchão de areia. ii) Após assentar a placa de carga, deve-se colocar o sistema de reação (ou caminhão) na posição adequada para o ensaio, ou seja, colocar o chassi de reação do caminhão acima da placa. Deve-se deixar um espaço adequado entre a placa e o sistema de reação para colocação do macaco hidráulico. iii) Cuidadosamente, deve-se montar o sistema de suporte dos deflectômetros, o qual é composto de: a) Duas sapatas; b) Uma viga de sustentação; e c) Três hastes (ou barras) de sustentação dos deflectômetros. iv) Em seguida, deve-se colocar o macaco hidráulico sobre a placa de carga. v) Finalmente, deve-se instalar os deflectômetros nas 3 (três) hastes de fixação, sendo que as ponteiras dos deflectômetros fiquem repousadas sobre a placa de carga. OBS. Quando os 3 (três) deflectômetros forem instalados, os mesmos quando projetados em planta devem formar um triângulo equilátero, ou seja, um triângulo com os três lados iguais. 1.7 Execução da prova de carga estática Os principais passos para realização da prova de carga estática são os seguintes: 1. o (primeiro) passo: Ajustar os deflectômetros sobre a placa de carga, de maneira a aproveitar o maior deslocamento vertical das varetas dos deflectômetros.

282 8 2. o (segundo) passo: Aplicar o primeiro carregamento da prova de carga, o qual serve para acomodação da placa de carga; O primeiro carregamento da prova de carga deve provocar um deslocamento vertical médio dos 3 (três) deflectômetros entre 0,25 mm e 0,50 mm. OBS. O deslocamento vertical médio dos 3 (três) deflectômetros é dado pela seguinte equação: D1 + D2 + D3 D M = 3 (1.2) em que: D M = deslocamento vertical médio da placa de carga, ou deslocamento vertical médio dos três deflectômetros (mm); e D1, D2 e D3 = deslocamento vertical dos deflectômetros 1, 2 e 3 respectivamente (mm). 3. o (terceiro) passo: Deve-se anotar a pressão de carregamento da placa correspondente ao deslocamento vertical médio da placa de carga entre 0,25 mm a 0,50 mm; Tal pressão denomina-se pressão de adensamento (Pad). 4. o (quarto) passo: Deve-se descarregar lentamente o macaco hidráulico e esperar até as leituras nos deflectômetros fiquem estabilizadas ou constantes. 5. o (quinto) passo: Aplicar na placa de carga um carregamento que gere no local da prova de carga uma pressão igual a metade da pressão de adensamento (Pad/2), e anotar o deslocamento médio da placa de carga (D M ), após a aplicação desta pressão no local da prova de carga. 6. o (sexto) passo: Aplicar um novo carregamento sobre a placa de carga, de modo que a pressão aplicada pela placa de carga sobre o local da prova de carga esteja entre 0,15 a 0,20 kgf/cm 2 ; Então, deve-se anotar o deslocamento vertical médio da placa de carga (D M ) correspondente a este carregamento. 7. o (sexto) passo: Aplicar novos carregamentos sobre a placa de carga, de modo a obter pressões sobre o local da prova de carga correspondentes a: 0,40; 0,60; 0,80; 1,00, 1,20; 1,40; 1,60 e 1,80 kgf/cm 2 ; Além disso, anotar (ou registrar) os deslocamentos médios verticais da placa de carga (D M ) correspondentes a cada uma das pressões citadas. 8. o (oitavo) passo: Descarrega-se lentamente o macaco hidráulico, realizando-se 4 (quatro) leituras de descarregamento de pressão aplicada pela placa no local de carregamento; Além disso, anota-se os deslocamentos verticais médios (D M ) correspondentes as pressões de descarregamento. OBS. Pode-se adotar como pressões de descarregamentos as pressões iguais a 1,20; 0,80; 0,40 e 0,00 kgf/cm o (nono) passo: Traça-se a curva pressão versus deslocamento vertical médio da placa da carga.

283 9 OBS. A curva pressão versus deslocamento vertical médio da placa de carga possui no eixo das abscissas o deslocamento vertical médio dos 3 (três) deflectômetros e no eixo das ordenadas a pressão correspondente a cada deslocamento vertical médio. 10. o (décimo) passo: O coeficiente de recalque (k) para subleitos e subbases granulares não tratadas (com cimento, ou cal, ou etc.) é obtido pela seguinte equação: P K = 0,127 ( Pad / 2) W (1.3) em que: K = coeficiente de recalque (kgf/cm 2 /cm); P 0,127 = pressão correspondente ao deslocamento vertical médio da placa de carga igual a 0,127 cm, ou 1,27 mm; Pad/2 = metade do valor da pressão de adensamento (kgf/cm 2 ); W = 0,127 cm. OBS. 1 kgf/cm 2 /cm 10 MPa/m. 11. o (décimo primeiro) passo: O coeficiente de recalque (k) para subbases estabilizadas com cimento é obtido pela seguinte equação: K = Pca Wca (1.4) em que: K = coeficiente de recalque (kgf/cm 2 /cm); Pca = pressão característica = 0,703 kgf/cm 2 ; e Wca = deslocamento vertical médio característico (cm), o qual corresponde a uma pressão aplicada pela placa, no local da prova de carga, igual a 0,703 kgf/cm 2. OBS. 1 kgf/cm2/cm 10 MPa/m. 1.8 Anotações finais concernentes (ou relacionados) à prova de carga estática Além do traçado da curva pressão versus deslocamento vertical médio da placa de carga, e da determinação do coeficiente de recalque é necessário: i) Identificar a obra (Por exemplo: Rodovia Cravinhos - Esperança). ii) Identificar o ponto do ensaio ou prova de carga (Por exemplo: Bordo direito da pista; na estaca 220 E + 11,25 m; no sentido Cravinhos - Esperança).

284 10 iii) Identificar o tipo de fundação, onde foi realizada a prova de carga (Por exemplo: Subbase ou subleito). iv) Determinar a data da prova de carga. v) Identificação do engenheiro e técnicos que realizaram a prova de carga. vi) Descrever as condições climáticas no dia da prova de carga (Por exemplo: dia nublado ou dia ensolarado). vii) Etc. Referências bibliográficas DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT 055/2004-ME Pavimento rígido - Prova de carga estática para determinação do coeficiente de recalque de subleito e subbase em projeto de avaliação de pavimentos. Rio de Janeiro, p.

285 1 Notas de aula de Pavimentação (parte 14) Helio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da aula prática Exemplo do dimensionamento de pavimento rígido rodoviário pelo método da PCA (1984) (Portland Cement Association, 1984)

286 2 1. o ) Pede-se dimensionar a espessura de um pavimento rígido da cidade de Cravinhos para a cidade Nova Esperança, pelo método da PCA (1984), sendo dados: a) Espessura adotada inicialmente para a placa de concreto = 21 cm; b) Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m; c) Resistência característica do concreto à tração na flexão (F CTK ), o qual é utilizado na placa de concreto = 5,0 MPa; d) Fator de majoração das cargas dos eixos = Fator de segurança da carga dos eixos = Fsc = 1,2; e) Pavimento com acostamento de concreto; f) Pavimento com juntas com barras de transferência; g) Vida útil ou vida de projeto = 20 anos; e h) O tráfego de projeto, obtido pela Engenharia de Tráfego para uma vida útil do pavimento igual a 20 anos, representado pela Tabela 1.1. OBS. Transformação de eixos tandem triplos em eixo simples. Na Tabela 1.1, as cargas dos eixos tandem triplos obtidas na pesquisa de tráfego feita na estrada foram divididas por três, e então foram consideradas como sendo cargas de eixos simples equivalentes; Portanto, para os eixos tandem triplos, na Tabela 1.1, tem-se que: a) Para os eixos tandem triplos de 24 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 1.1, eixos simples correspondentes com carga igual a 8 ton; b) Para os eixos tandem triplos de 26 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 1.1, eixos simples correspondentes com carga igual a 8,67 ton; e c) Para os eixos tandem triplos de 28 ton medidos na estrada; tem-se, na Tabela 1.1, eixos simples correspondentes com carga igual a 9,33 ton. Tabela Tráfego de projeto obtido pela Engenharia de Tráfego para uma vida útil do pavimento igual a 20 anos OBS. Fsc = fator de segurança de carga =1,20 Faixa das cargas por eixo (ton) CE = Cargas por eixo na estrada (ton) Cargas de Projeto po Eixo = CE * Fsc (ton) Número de repetições previstas (em 20 anos) C1 C2 C3 C4 Eixos Simples , , , , , , , , Eixos Tandem Duplos , , , , , , Eixos Tandem Triplos 24 8,00 9, ,67 10, ,33 11,

287 3 Resposta: i) Determinação das tensões equivalentes de projeto As tensões equivalentes são as tensões que realmente agem na placa de concreto e se relacionam com a tensão de resistência à tração na flexão do concreto. i-a) Determinação da tensão equivalente para os Eixos Simples (ES) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento de concreto; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m; Então, pela Tabela 1.2, a seguir, da norma da PCA (1984), tem-se que a tensão equivalente para os Eixos Simples deste projeto é 1,21 MPa. Tabela Tensão Equivalente em MPa, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplos (ETD) para PCAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =180 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 21 cm 1,59 1,44 1,40 1,22 1,31 1,12 1,26 1,06 1,21 1,02 1,13 0,95 1,09 0,91 i-b) Determinação da tensão equivalente para os Eixos Tandem Duplos (ETD) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento de concreto; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m; Então, pela Tabela 1.2, anterior, da norma da PCA (1984), tem-se que a tensão equivalente para os Eixos Tandem Duplos deste projeto é 1,02 MPa. i-c) Determinação da tensão equivalente para os Eixos Tandem Triplos (ETT) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m; Então, pela Tabela 1.3, a seguir, da norma da PCA (1984), tem-se que a tensão equivalente para os Eixos Tandem Triplos deste projeto, com base em uma interpolação linear, é 0,793 MPa. OBS. O processo de interpolação, para obtenção da tensão equivalente para os Eixos Tandem Triplos para um coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento igual a 100 MPa/m, foi realizado com base nos seguintes passos: Passo a: Com base na Tabela 1.3, determinou-se as tensões equivalentes para os Eixos Tandem Triplos para os coeficientes de recalques mais próximos de 100 MPa/m, os quais são k = 80 MP/m e k = 140 MPa/m; Passo b: De posse das tensões equivalentes para os Eixos Tandem Triplos para os coeficientes de recalques mais próximos de 100 MPa/m, ou seja, 0,81 MPa para k = 80 MP/m e 0,76 MPa para k = 140 MPa/m; Então, construiu-se um gráfico linear tipo Coeficientes de recalque versus Tensões equivalentes, cujos pontos extremos possuíam coordenadas (80 MP/m; 0,81 MPa) e (140 MPa/m; 0,76 MPa);

288 4 Passo c: Finalmente, no gráfico (Figura 1.1), a ordenada que correspondeu ao coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m foi igual a 0,793, sendo então este valor da tensão equivalente (TE) para os Eixos Tandem Triplos do projeto. Figura Interpolação linear realizada para obter a tensão equivalente para os Eixos Tandem Triplos para um coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento igual 100 MPa/m Tabela Tensão equivalente em MPa, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para PCAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura da placa de concreto 21 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT ETT 1,05 0,92 0,85 0,81 0,76 0,74 ii) Determinação dos fatores de fadiga (FF) do projeto O fator de fadiga para os eixos de projeto é obtido pela razão entre a tensão equivalente do eixo em análise pela resistência característica do concreto a tração na flexão (F CTK ). Assim sendo, tem-se que: a) Fator de fadiga (FF) para os Eixos Simples do projeto FF para eixos simples = 1,21 MPa / 5,0 MPa = 0,242 b) Fator de fadiga (FF) para os Eixos Tandem Duplos do projeto FF para eixos Tandem Duplos = 1,02 MPa / 5,0 MPa = 0,204

289 5 c) Fator de fadiga (FF) para os Eixos Tandem Triplos do projeto FF para eixos Tandem Triplos = 0,793 MPa / 5,0 MPa = 0,169 iii) Determinação dos fatores de erosão do projeto iii-a) Determinação do fator de erosão (FE) para os Eixos Simples (ES) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento de concreto; - Um pavimento com juntas com barras de transferência; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m. Então, pela Tabela 1.4, a seguir, da norma da PCA (1984), tem-se que o fator de erosão para os Eixos Simples deste projeto é 2,28. Tabela Fator de erosão, para Eixos Simples (ES) e Eixos Tandem Duplo (ETD) para JCB (junta com barra de transferência) e PCAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) da placa de k =20 k =40 k =60 k =80 k =100 k =150 k =200 concreto ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD ES ETD 21 cm 2,38 2,60 2,35 2,48 2,32 2,40 2,29 2,36 2,28 2,33 2,26 2,26 2,23 2,22 iii-b) Determinação do fator de erosão (FE) para os Eixos Tandem Duplos (ETD) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento de concreto; - Um pavimento com juntas com barras de transferência; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m. Então, pela Tabela 1.4, anterior, da norma da PCA (1984), tem-se que o fator de erosão para os Eixos Tandem Duplos deste projeto é 2,33. iii-c) Determinação do fator de erosão para os Eixos Tandem Triplos (ETT) do projeto Sendo: - Um pavimento com espessura adotada de 21 cm; - Um pavimento com acostamento de concreto; - Um pavimento com juntas com barras de transferência; e - Coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento (brita tratada com cimento) = 100 MPa/m. Então, pela Tabela 1.5, a seguir, da norma da PCA (1984), tem-se que o fator de erosão (FE) para os Eixos Tandem Triplos deste projeto, com base em uma interpolação linear, é 2,36. OBS. O processo de interpolação, para obtenção do fator de erosão (FE) para os Eixos Tandem Triplos para um coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento igual a 100 MPa/m, foi realizado com base nos seguintes passos: Passo a: Com base na Tabela 1.5, determinou-se os fatores de erosão para os Eixos Tandem Triplos para os coeficientes de recalques mais próximos de 100 MPa/m, os quais são k = 80 MP/m e k = 140 MPa/m; Passo b: De posse dos fatores de erosão (FE) para os Eixos Tandem Triplos para os coeficientes de recalques mais próximos de 100 MPa/m, ou seja, FE = 2,40 para k = 80 MP/m e FE = 2,28 para k = 140 MPa/m; Então, construiu-se um gráfico linear tipo Coeficientes de recalque versus Fatores de erosão, cujos pontos extremos possuíam coordenadas (80 MP/m; 2,40) e (140 MPa/m; 2,28);

290 6 Passo c: Finalmente, no gráfico (Figura 1.2), a ordenada que correspondeu ao coeficiente de recalque igual a 100 MPa/m foi igual a 2,36, sendo então este valor do fator de erosão (FE) para os Eixos Tandem Triplos do projeto. Figura Interpolação linear realizada para obter o fator de erosão para os Eixos Tandem Triplos para um coeficiente de recalque no topo da subbase do pavimento igual 100 MPa/m Tabela Fatores de erosão, para Eixos Tandem Triplo (ETT) para JCB (junta com barras de transferência) e PSAC (pavimento com acostamento de concreto) Espessura da placa de concreto 21 cm k = coeficiente de recalque no topo da subbase (MPa/m) k =20 k =40 k =60 k =80 k =140 k =180 ETT ETT ETT ETT ETT ETT 2,72 2,56 2,47 2,40 2,28 2,23 iv) Determinação do número de repetições admissíveis de carga sobre o pavimento com base na Fadiga De posse do fator de fadiga de projeto para os Eixos Simples, FF = 0,242; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Simples; Então, entra-se no Ábaco da Fadiga para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.3, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Simples de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C5 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. Pode-se observar na Figura 1.3 que: a) Para Eixos Simples com carga de projeto por eixo (CPE) igual a 6 ton e fator de fadiga igual a 0,242, tem-se que o número de repetições admissível de carga é ilimitado; e b) Para Eixos Simples com carga de projeto por eixo (CPE) igual a 16,8 ton e fator de fadiga igual a 0,242, tem-se que o número de repetições admissível de carga é igual a repetições.

291 7 De posse do fator de fadiga de projeto para os Eixos Tandem Duplos, FF = 0,204; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Tandem Duplos; Então, entra-se no Ábaco da Fadiga para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.3, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Tandem Duplo de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C5 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. De posse do fator de fadiga de projeto para os Eixos Tandem Triplos, FF = 0,169; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Tandem Triplos; Então, entra-se no Ábaco da Fadiga para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.3, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Tandem Triplo de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C5 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. As Cargas de Projeto por Eixo (CPE) correspondentes aos Eixos Tandem Triplos devem ser analisadas no ábaco da fadiga como sendo Carga por Eixos Simples, com base na observação feita no início do exercício. Pode-se observar, na Figura 1.3, que para Eixos Tandem Triplos com carga de projeto por eixo (CPE) igual a 11,2 ton e fator de fadiga igual a 0,169, tem-se que o número de repetições admissível é de carga é ilimitado. Figura Ábaco da fadiga para Eixos Simples, Tandem Duplos e Tandem Triplos transformados em Eixos Simples, para pavimento rígido com ou sem acostamento de concreto v) Determinação do número de repetições admissíveis de carga sobre o pavimento com base na Erosão De posse do fator de erosão de projeto para os Eixos Simples, FE = 2,28; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Simples; Então, entra-se no Ábaco da Erosão para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.4, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Simples de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C7 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. Pode-se observar, na Figura 1.4, que Para Eixos Simples com carga de projeto por

292 8 eixo (CPE) igual a 16,8 ton e fator de erosão igual a 2,28, tem-se que o número de repetições admissível de carga é igual a repetições. De posse do fator de erosão de projeto para os Eixos Tandem Duplos, FE = 2,33; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Tandem Duplos; Então, entra-se no Ábaco da Erosão para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.4, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Tandem Duplo de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C7 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. De posse do fator de erosão de projeto para os Eixos Tandem Triplos, FE = 2,36; Além disso, de posse das Cargas de Projeto por Eixo (CPE) dos Eixos Tandem Triplos; Então, entra-se no Ábaco da Erosão para determinação do número de repetições de carga admissíveis para cada carga por eixo, apresentado na Figura 1.4, e determina-se o número de repetições admissível para cada Carga por Eixo Tandem Triplo de Projeto. Finalmente, preenche-se a coluna C7 da folha de projeto, ou Tabela 1.6, apresentada no tópico vi a seguir. As Cargas de Projeto por Eixo (CPE) correspondentes aos Eixos Tandem Triplos devem ser analisadas no ábaco da erosão como sendo Carga por Eixos Simples, com base na observação feita no início do exercício. Pode-se observar, na Figura 1.4, que para Eixos Tandem Triplos com carga de projeto por eixo (CPE) igual a 11,2 ton e fator de erosão igual a 2,36, tem-se que o número de repetições admissível de carga é igual a repetições. Figura Ábaco da erosão para Eixos Simples, Tandem Duplos e Tandem Triplos transformados em Eixos Simples, para pavimento rígido com acostamento de concreto

293 9 vi) Cálculos finais vi-a) Cálculos finais quanto à resistência à fadiga De posse da coluna C5 da Tabela 1.6; Então, divide-se o número de repetições de carga previstas (para uma vida útil de 20 anos de projeto) da coluna C4 pelos respectivos números de repetições de carga admissíveis para a fadiga, os quais correspondem à coluna C5. Os valores obtidos da divisão da coluna C4 pela coluna C5 corresponde a coluna C6, da Tabela 1.6, a qual representa, em porcentagem, o consumo de fadiga de cada carga de eixo considerada no projeto, seja: Eixos Simples, Eixos Tandem Duplos ou Eixos Tandem Triplos. Finalmente, soma-se o total de consumo de fadiga, em porcentagem, para todos os eixos do projeto, pode-se observar, na Tabela 1.6, que foi obtido um valor igual a 10,06% de consumo de fadiga; Assim sendo, a resistência à fadiga por flexão do pavimento, que está sendo projetado é pouco consumida em termos de fadiga por repetições de carga. vi-b) Cálculos finais quanto aos danos por erosão De posse da coluna C7 da Tabela 1.6; Então, divide-se o número de repetições de carga previstas (para uma vida útil de 20 anos de projeto) da coluna C4 pelos respectivos números de repetições de carga admissíveis para a erosão, os quais correspondem à coluna C7. Os valores obtidos da divisão da coluna C4 pela coluna C7 corresponde a coluna C8, da Tabela 1.6, a qual representa, em porcentagem, os danos por erosão causados no pavimento pelas repetições de cada carga de eixo considerada no projeto, seja: Eixos Simples, Eixos Tandem Duplos ou Eixos Tandem Triplos. Finalmente, soma-se o total do consumo por erosão ou o total dos danos por erosão, em porcentagem, para todos os eixos do projeto, pode-se observar, na Tabela 1.6, que foi obtido um valor igual a 40,13% do consumo por erosão. Assim sendo, os danos por erosão casados por repetições de carga no pavimento que está sendo projetado, ainda, são pequenos. Tabela Quadro de projeto da espessura do pavimento rígido da cidade de Cravinhos para a cidade Nova Esperança pelo método da PCA (1984) OBS. Fsc = fator de segurança de carga =1,20 Faixa das cargas por eixo (ton) CE = Cargas por eixo na estrada (ton) Cargas de Projeto por Eixo = CE * Fsc (ton) Número de repetições previstas (em 20 anos) Análise da fadiga Número de repetições admissível Consumo de Fadiga (%) Análise da erosão Número de repetições admissível Consumo por Erosão (%) C1 C2 C3 C4 C5 C6=C4/C5 C7 C8=C4/C7 Eixos Simples: Tensão equivalente = 1,21 MPa; Fator de fadiga = 0,242; Fator de erosão = 2, ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado ilimitado , , ilimitado , , ilimitado , , ilimitado , , , ,11 Eixos Tandem Duplos: Tensão equivalente = 1,02 MPa; Fator de fadiga = 0,204; Fator de erosão = 2, , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado -- ilimitado , ilimitado , ilimitado ,09 Eixos Tandem Triplos: Tensão equivalente = 0,793 MPa; Fator de fadiga = 0,169; Fator de erosão = 2, ,00 9, ilimitado -- ilimitado ,67 10, ilimitado -- ilimitado ,33 11, ilimitado ,03 Total (%) 10,06 Total (%) 40,13

294 10 vii) Considerações finais Bem, do projeto da espessura do pavimento rígido da cidade de Cravinhos para a cidade Nova Esperança pelo método da PCA (1984), em questão, tem-se que: a) Foi obtido um valor igual a 10,06% de consumo de fadiga; Assim sendo, a resistência à fadiga do pavimento por flexão que está sendo projetado é pouco consumida em termos de fadiga por repetições de carga; e b) Foi obtido um valor igual a 40,13% do consumo por erosão. Assim sendo, os danos por erosão casados por repetições de carga no pavimento que está sendo projetado, ainda, são pequenos. Diante do exposto, recomenda-se diminuir a espessura adotada para placa de concreto do pavimento para 19 cm ou 18 cm, e então fazer um novo projeto até que: a) Se obtenha porcentagens próximas a 100% para o valor total do consumo de fadiga ou do consumo da resistência à fadiga do pavimento por flexão; e também b) Se obtenha porcentagens próximas a 100% para o valor total do consumo por erosão ou dos danos por erosão causados pelas repetições de carga no pavimento. OBS(s). a) Como exemplo de defeitos no pavimento causados pela fadiga em pavimentos rígidos, devido ao tráfego intenso, pode-se citar as fissuras de canto das placas de concreto e as fissuras longitudinais nas placas de concreto; e b) Como exemplo de danos por erosão em pavimentos rígidos pode-se citar a quebra da placa de concreto e o escalonamento de juntas (ou degraus) entre as placas de concreto, os quais são causados pela expulsão de material da subbase por bombeamento, que é um fenômeno onde são expulsos da subbase água e material fino devido ao efeito do tráfego. Referências bibliográficas BALBO J. T. Pavimentos de concreto. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT Manual de pavimentos rígidos. 2. Edição. Rio de Janeiro, p. SENÇO W. Manual de técnicas de pavimentação. Volume 1. São Paulo - SP: Pini, p.

295 1 Notas de aula prática de Pavimentação (parte 14) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Aula prática: Selagem de juntas de pavimentos rígidos Conteúdo da aula prática 1 Objetivos da selagem das juntas dos pavimentos rígidos 2 Requisitos necessários aos materiais selantes 3 Tipos de materiais selantes 4 Dimensionamento do reservatório da junta para o material selante

296 2 1 Objetivos da selagem das juntas dos pavimentos rígidos 1.1 Introdução A selagem das juntas de um pavimento de concreto é uma prática que tem como objetivo impedir a infiltração (ou penetração) de água e a penetração de materiais sólidos nas juntas. Os materiais sólidos que podem penetrar nas juntas são: areia, pequenos pedregulhos, e etc. As juntas dos pavimentos rígidos, que recebem selagem são as juntas transversais e/ou longitudinais, as quais podem ser serradas ou moldadas. 1.2 Penetração da água pela juntas do pavimento rígido A infiltração (ou penetração) de água pelas juntas traz consequências danosas à durabilidade do pavimento como um todo, pois: i) A água quando move-se entre a subbase e a placa de concreto pode provocar o bombeamento e a erosão da subbase e prejudicar o suporte da placa de concreto, o que pode causar quebra da placa de concreto e buracos na pista. ii) A água pode alcançar o subleito do pavimento e causar seu amolecimento, o que gera afundamento (ou recalque) da placa de concreto causando degraus na pista e/ou quebra da placa de concreto. A Figura 1.1 ilustra um buraco na pista de concreto, o qual surgiu vizinho a uma junta. Tal buraco pode ter sido causado pela infiltração (ou penetração) da água no pavimento através da junta não selada. Figura Buraco na pista de concreto, o qual surgiu vizinho a uma junta

297 3 1.3 Penetração de materiais sólidos na junta do pavimento rígido A penetração de materiais sólidos na junta não selada impede que a junta se movimente livremente, pois quando a temperatura aumenta a junta tende a se estreitar, mas a presença de material sólido na junta evita o estreitamento da junta, e causa o surgimento de tensões de compressão próximas à junta. O surgimento de tensões de compressão próximas à junta, devido às altas temperaturas, pode causar o surgimento de trincas e/ou a quebra da placa de concreto na região próxima à junta não selada, e entupida com sólidos incompressíveis, como ilustra a Figura 1.2. OBS. Os sólidos considerados incompressíveis que podem penetrar nas juntas são areia, pequenos pedregulhos, e etc. Figura Surgimento de tensões de compressão próximas à junta, devido as altas temperaturas, causando o surgimento de trincas e/ou a quebra da placa de concreto na região próxima à junta não selada, e entupida com sólidos incompressíveis A quebra da placa de concreto na região próxima à junta é o esborcinamento, o qual é causado pelo tráfego, pelo entupimento da junta com sólidos incompressíveis e pelas altas temperaturas. O esborcinamento pode progredir com o tempo até a formação de buracos próximos à junta. A Figura 1.3 ilustra o esborcinamento, que é a quebra da placa de concreto na região próxima à junta.

298 4 Figura Esborcinamento, que é a quebra da placa de concreto na região próxima à junta 2 Requisitos necessários aos materiais selantes 2.1 Introdução i) Tensões que atuam nos materiais selantes O mais comum é que o material selante das juntas dos pavimentos rígidos esteja sujeito a ciclos de tensões de tração e de compressão, devido as expansões (ou dilatações) e a retrações, que as placas de concreto sofrem com a temperatura. ii) Características de um bom material selante Um bom material selante para juntas de pavimentos rígidos deve impedir a penetração de água e de materiais sólidos nas juntas; Além disso, um bom material selante deve suportar os ciclos de tração e compressão gerados na região da junta, os quais surgem devido à dilatação e contração das placas de concreto, quando as mesmas sofrem variações de temperatura.