IP-09 INSTRUÇÃO DE PROJETO DE REFORÇO PARA RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

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1 1. OBJETIVO O presente documento tem por objetivo presentr s instruções pr projeto de reforço dos pvimentos executdos pel Prefeitur do Município de São Pulo. 2. INTRODUÇÃO Este procedimento estbelece critérios pr cálculo de reforço estruturl de pvimentos sfálticos, existentes e em serviço, que necessitm de intervenções, objetivndo o restbelecimento de su cpcidde estruturl pr um novo horizonte de serviço. 3. CONSIDERAÇÕES INICIAIS Este procedimento de reforço de pvimento obedece os seguintes critérios básicos: Utilizção de medids de deflexão recuperável, obtids por equipmentos como o FWD e vig de Benkelmn; Emprego de mecnismos de vlições estruturis conforme preconizdos pelo extinto Deprtmento Ncionl de Estrds de Rodgem e de mplo emprego por gêncis rodoviáris de diversos estdos brsileiros. O procedimento consiste, em essênci, no confronto ds deflexões medids no pvimento existente, com vlores máximos dmissíveis obtidos prtir do tráfego previsto, e n determinção ds espessurs do reforço ser plicdo, se necessário, pr reduzir s deflexões os níveis máximos dmissíveis, conforme preconizdo pels norms do DNIT. 3.1 FUNDAMENTOS DO PROCEDIMENTO Avlição ds Condições do Pvimento O pvimento será vlido d seguinte form: ) Qunto à vlição do estdo d superfície do pvimento 184

2 Bsei-se n observção ds ocorrêncis de defeitos prentes n superfície sfáltic dos pvimentos, principlmente s que se referem à fissurção, e n relizção de medids de deformções permnentes ns trilhs de rods. Est vlição bsei-se no procedimento PRO-08-78, do DNIT. b) Qunto à vlição estruturl do pvimento É efetudo o levntmento e nálise ds deflexões recuperáveis obtids com emprego de equipmento FWD (sob crregmento dinâmico de impcto) ou vig de Benkelmn (sob crg estátic). A metodologi necessári à execução ds medids pel Vig de Benkelmn encontr-se no método de ensio ME-46, d SIURB/PMSP. Se for conveniente, em função ds crcterístics d vi, são efetudos levntmentos ns trilhs externs e interns, embor em vis urbns tl procedimento, em gerl, não sej necessário. Pr utilizção do FWD, deverão ser seguids integrlmente os procedimentos do PRO 273/96 do DNIT Divisão dos Trechos em Segmentos Homogêneos A divisão deve levr em cont os spectos bixo relciondos. ) Evolução ds deflexões o longo do trecho e no cso de vis expresss de grnde extensão, deve-se considerr tmbém eventuis vrições ds crcterístics do subleito. b) Nturez e freqüênci dos defeitos observdos n líne do item c) Cálculo do vlor médio d deflexão recuperável ( D ) de cd segmento. Os cálculos do vlor médio ( D ) e desvio pdrão (S) serão efetudos d seguinte form: Inicilmente, utilizndo tods s medids individuis de deflexão (D) de cd segmento, clcul-se: 185

3 D = i= 1 n S = n n 2 D i D i= 1 n 1 Di Deve ser estbelecido um intervlo de ceitção dos vlores individuis (D i ), com o objetivo de eliminr eventuis medids extrems inceitáveis esttisticmente, definidos pel expressão: D ± Z S limite superior = D + Z S limite inferior = D Z S em que: Z = coeficiente indicdo no Qudro 9.1 S = desvio pdrão D = vlores médios D i = vlores deflexão individul n = número totl de medids de cd segmento Qudro 9.1 Vlor do coeficiente Z pr definição dos segmentos homogêneos n Z , ,

4 Expurgdos os eventuis vlores de "D i ", de cordo com regr nterior, devese efetur novmente o cálculo do vlor médio d Deflexão Recuperável ( D ), conforme s línes nteriores Deflexão crcterístic (Dc) no segmento homogêneo A deflexão medid (D c ), que crcteriz cd segmento homogêneo, é obtid pel expressão: D c = D + S Não foi julgdo necessário, em função ds crcterístics deste procedimento e do tipo de vis brngids, o emprego de ftores de correção szonl. O presente método se bsei nos critérios de cálculo de espessurs de reforço prtir ds deflexões medids com vig de Benkelmn. Cso s deflexões venhm ser medids por meio de equipmento tipo FWD, o seguinte critério de conversão deverá ser empregdo: D D FWD BK = 6, ( h onde h rev é espessur do revestimento sfáltico existente no revestimento. rev ) 1, Rio de Curvtur d Bci de Deflexões O rio de curvtur d bci de deflexões será clculdo por meio d expressão: R = 2 ( D - D ) Devem ser registrds s deflexões centris (D o ) e s deflexões de pontos situdos 25 cm do ponto centrl (D 25 ), qundo empregd vig de Benkelmn. A prtir desss deflexões, são clculdos pr cd ponto de ensio os respectivos rios de curvtur (R). O rio de curvtur (R) será clculdo pel expressão cim, tendo-se que x é distânci entre o ponto de plicção de crg (D 0 ) e o ponto de medid d deflexão, um distânci de 25 cm do ponto inicil d crg (D 25 ), em centímetros, e os 187

5 vlores ds deflexões medids são obtids em centésimos de milímetros. O Rio Curvtur (R) ssim obtido present-se n unidde de metros. O rio de curvtur, depois de definido o segmento homogêneo em termos de deflexão, poderá ser nlisdo em termos médios ds inúmers leiturs obtids dentro de tl segmento homogêneo. 3.2 Cálculo do Reforço O cálculo d espessur de reforço será feito d seguinte form: ) Crcterizção do Tipo de Tráfego d Vi ( prtir do número "N") A vi deverá ser crcterizd pelo número N de solicitções do eixo simples pdrão de 80 kn, que o pvimento deverá suportr durnte o período previsto, prtir d époc d resturção. Em conseqüênci, o período entre os levntmentos de cmpo e execução d resturção deverá ser o menor possível, de form que s condições não venhm se modificr substncilmente. Pr crcterizção do tipo de tráfego, deve-se utilizr o Qudro 9.2, que resume os principis prâmetros d clssificção ds vis obtids d IP-02, d SIURB/PMSP. Qudro 9.2 Vlores de "N" pós o Reforço TIPO DE VIA E FUNÇÃO PREDOMINANTE Vi Locl Residencil C/ Pssgem Vi Coletor Secundári Vi Coletor Principl TRÁFEGO PREVISTO VIDA DE PROJETO (ANOS) leve 10 Médio 10 Meio Pesdo 10 Vi Arteril Pesdo 10 Vi Arteril Principl ou Express Fix Exclusiv de de Ônibus VOLUME INICIAL DA FAIXA MAIS CARREGADA VEICULO CAMINHOES E LEVE ÕNIBUS Muito Pesdo 12 > N 2.7 x x x x 10 5 N CARACTERÍSTICO APÓS O REFORÇO x ,4 x x ,1 x ,0 x x ,3 x ,3 x x ,7 x 10 7 Volume Médio 12 - < x Volume Elevdo 12 - > x x

6 b) Determinção d Deflexão Máxim Admissível (D dm ) Pr que um ddo pvimento poss resistir um determindo número "N" de solicitções, ele deve presentr níveis de deflexões medidos pós plicção do reforço em mistur sfáltic inferiores um limite máximo tolerável. Este limite máximo, definido como deflexão máxim dmissível (D dm ) pr pvimentos de comportmento (presente) flexível, com cmd de bse equivlente mteril de comportmento grnulr, é determindo por meio do Número "N" de solicitções do eixo pdrão de 80 kn, conforme expressão: D dm (3,01 0,176 log ) = N c) Determinção d espessur efetiv de revestimento existente A espessur do revestimento sfáltico existente (he) é considerd ou não, como cmd estruturl, de cordo com os seguintes condicionntes: trtmentos superficiis, mcdmes betuminosos por penetrção e misturs betuminoss berts possuem, pr fins de cálculo, h e = 0; ou sej, não possuem função estruturl pr finliddes de cálculo de reforço; misturs betuminoss denss (CAUQ ou PMQ) têm como vlor h e própri espessur d cmd (ou som totl ds espessurs de cmds que presentem mteriis dest nturez). Atrvés de um critério de defeitos, um dos prâmetros envolvidos no cálculo é espessur efetiv (h ef ) do revestimento betuminoso. Por espessur efetiv deve ser entendid prcel de revestimento que ind resiste os esforços de trção ou contribuem estruturlmente n redução d deflexão n estrutur existente, devendo ser clculd d seguinte form: h = h ef e. f r 189

7 onde f r é chmdo de ftor de redução d espessur existente. Tl ftor é clculdo em função do índice de fissurção (IF) que é um prâmetro obtido prtir ds condições de fissurção do segmento homogêneo: f r = 1-0,007. IF sendo o vlor de IF ddo pel seguinte combinção entre índices de defeitos: IF = 0,25 FC1+ 0,625 FC2+ FC3 Sendo FC1, FC2 e FC3 os índices de fissurção definidos pelo PRO-08/78 do extinto DNIT. Assim, espessur efetiv só poderá ser clculd com bse em vlores obtidos prtir do inventário do pvimento, pr porcentgens de fissurção ns clsses 1, 2 e 3. É interessnte mencionr qui que, muits vezes, durnte execução d obr de reforço precedid por fresgem, depr-se com o fto de que deflexão pós fresgem não foi lterd; isto é indictivo de um estdo de degrdção do revestimento sfáltico removido que, pesr de mistur dens e eventulmente não possuir índices de fissurção extremdos, não estrim de fto contribuindo estruturlmente pr o comportmento do pvimento. Nestes csos, espessur efetiv deverá ser nul, prescindindo-se dos cálculos cim indicdos. d) Determinção de espessur mínim de reforço (h CA, min ) pr proteção qunto à ruptur por cislhmento de cmds grnulres do pvimento existente N seqüênci, primeirmente deverá ser estbelecid espessur mínim de reforço (h CA ) necessári, tendo em cont um critério de resistênci (proteção d cmd de bse do pvimento existente contr ruptur por cislhmento ou deformção 190

8 excessiv), o que se fz utilizndo-se s equções indicds n Tbel 1, no qul determin-se o vlor de h c. Note que, pr tnto, é necessári estimtiv do vlor do CBR d cmd de bse do pvimento existente, que muits vezes não é lgo fácil de ser inferido subjetivmente, devido o estdo de contminção de um bse grnulr pós muitos nos de serviço do pvimento existente, ou mesmo d degrdção sofrid o longo dos nos por misturs sfáltics berts (como o MB e o PMQ), que poderim ind ter perdido o lignte sfáltico por lvgem. Tbel 1 Equções e regrs pr cálculo d espessur mínim de CA pr proteção d bse contr ruptur pelo critério de resistênci (4) Equção pr cálculo de h CA,min Mteril d bse Condições (cm) Restrições pr h CA,min Grnulr CBR = 60% h CA,min = 1,2429 x IT 0, cm Grnulr CBR = 65% h CA,min = 1,1667 x IT 0, cm Grnulr CBR = 70% h CA,min = 1,0595 x IT + 0, cm Grnulr CBR = 75% h CA,min = 0,9904 x IT 0,051 5 cm Grnulr CBR = 80% h CA,min = 0,9400 x IT 0, cm Grnulr CBR 80% h CA,min = 0,8750 x IT 0, cm Mcdme betuminoso Pré-misturdo berto ( frio ou quente) íntegro h CA,min = 0,6557 x IT 0, cm íntegro h CA,min = 0,5166 x IT 0, cm Nots: IT: Índice de Tráfego Clifornino h CA, min : espessur mínim de Concreto Asfáltico Em tl determinção de h CA,minimo consider-se o vlor do IT e o tipo de mteril subjcente o revestimento existente, sendo ssim determind espessur mínim de reforço em concreto sfáltico que deveri existir pr proteção do mteril 191

9 subjcente contr deformções plástics ou degrdção grnulométric. O vlor do Índice de Tráfego Clifornino é clculdo por meio d equção: IT = 10 (0,127log 10 N + 0,166) O vlor justdo dest espessur mínim é clculdo tendo-se em cont espessur efetiv de mistur sfáltic dens que ind contribui estruturlmente, chegndo-se então à seguinte espessur (h CA ), referencid em termos de mistur sfáltic dens (ou concreto sfáltico): h CA = h CA, min h ef O projetist deverá considerr, qundo em estudo d solução por fresgem do revestimento sfáltico (sej el prcil ou totl), que deve ser dotdo h ef igul zero, ou sej, nul, pois fresgem só se justific em situção de extrem degrdção do revestimento sfáltico, qundo su condição estruturl, em termos de contribuição pr redução de deflexões, é inexpressiv. Por outro ldo, fresgem prcil d espessur, encminh dus situções específics em vis urbns: (1) qundo remoção de grnde prcel d espessur existente (que gerlmente já é pequen) por necessidde de encixe do novo revestimento sfáltico; (2) cot de rrsmento extmente sobre ntig cmd de mistur sfáltic dens já fissurd há tempos. Em mbos os csos, recomend-se tmbém doção de h ef = 0. e) Espessur mínim em função dos níveis de fissurção (h CA, min, fiss ) Pr vlição d espessur mínim necessári de reforço em concreto sfáltico deverão ser contemplds s seguintes situções pr o revestimento existente, em termos de fissurs interligds existentes no revestimento tul: 192

10 Condição A: FC-3 < 20% e FC-2 + FC-3 > 80% Condição B: FC-3 < 20% e FC-2 + FC-3 < 80% Condição C: FC-3 > 20% e FC-2 + FC-3 > 80% Condição D: FC-3 > 20% e FC-2 + FC-3 < 80% Qundo o segmento homogêneo se presentr ns condições A ou B, ou sej, qundo s trincs de fdig e interligds não presentrem desgregção importnte (< 20%), deve-se tomr h CA.min,fiss = 4 cm. No cso de tráfego pesdo, muito pesdo e corredores de ônibus, qundo desgregção de trincs interligds é expressiv, dot-se h CA.min,fiss = 10 cm. Este procedimento, oriundo do DNIT-PRO 10/79-A é slutr tendo em vist possível controle do fenômeno de propgção de fissurs em vis de tráfego comercil intenso. f) Cálculo d Espessur do Reforço (H r ) em termos de deflexões Pr o cálculo d espessur de reforço do pvimento com bse em critério de deformbilidde, utiliz-se o método preconizdo pelo DNIT-PRO B, que depende dos seguintes prâmetros pr um segmento homogêneo: Deflexão crcterístic do segmento homogêneo (D c ) Deflexão dmissível (D dm ) A equção de cálculo d espessur de reforço ser empregd pr redução dos níveis de deflexão tul pr deflexão dmissível é válid pr o cso de revestimentos sfálticos sobre bses de comportmento grnulr, dd por: Dc Ddm = h ( ) 10 k onde h é espessur necessári de reforço e K trt-se de um constnte de regressão obtid experimentlmente em função de ddos de cmpo (deflexões ntes e 193

11 depois d execução do reforço). Qundo é previst utilizção de concreto sfáltico como cmd de reforço, o DNIT sugere dotr-se K = 40 como vlor médio em projetos ncionis, n usênci de miores informções. g) Definição d espessur de reforço ser empregd (H ref ) A espessur de reforço ser empregd n resturção do pvimento sfáltico de cd segmento homogêneo em considerção será mior dentre quels definids nos itens d, e e f dest Instrução de Projeto, sendo sempre necessáris vlições mecnicists desss soluções, levndo-se em cont retronálise de módulos de elsticidde ds cmds do pvimento existente, pr verificção de vid de fdig do reforço em concreto sfáltico projetdo. A espessur de concreto sfáltico d cmd de reforço poderá, eventulmente, ser subdividid em dus cmds com mteriis de crcterístics diferentes, em especil pré-misturdos quente bertos, por rzões econômics e técnics (incluindo neste último cso o controle de reflexão e propgção de trincs existentes no tul revestimento pr cmd de reforço), empregndo-se ftores de equivlênci estruturl entre os mteriis. A equivlênci estruturl dependerá dos mteriis utilizdos no reforço como Concreto Asfáltico Usindo à Quente (CAUQ) ou Pré-Misturdo Quente de grdução Abert (PMQ) e do mteril d cmd subjcente o revestimento existente. Será efetud medinte os coeficientes estruturis que constm ds Instruções de Projeto pr Dimensionmento de Pvimentos Flexíveis contids n IP-04 e IP-05, d SIURB/PMSP. No que se refere os coeficientes estruturis dos mteriis do pvimento ntigo, devem ser dotdos os vlores indicdos nos referidos procedimentos, minordos de 20% ou vlor superior. 194

12 4 INSTRUÇÕES GERAIS PARA O PROJETO FINAL O projeto finl deverá seguir s seguintes instruções: ) Se espessur de reforço "H R " for inferior ou igul 7 cm, o mesmo poderá ser executdo num únic cmd, desde que se consigm s msss específics indicds no projeto; b) Se "H R " for superior 7 cm, o reforço deverá ser executdo em mis de um cmd, cujs espessurs devem ser definids de modo que nenhum exced s dimensões d líne ); c) No cso do reforço não ser constituído exclusivmente de Concreto Asfáltico (CAUQ), devem ser obedecids s indicções seguintes: Definir espessur d cmd de CAUQ (min = 5,0 cm) Espessur d Cmd Binder = 1,11 x espessur d cmd restnte de CAUQ Espessur d Cmd de Mcdme Betuminoso = 1,67 x espessur d cmd restnte de CAUQ Espessur d cmd de PMQ = 1,11 x espessur d cmd restnte de CAUQ d) As nálises e s determinções indicds somente serão válids se s condições de drengem obedecerem os requisitos reltivos o nível do lençol freático (1,5 m bixo do greide de fundção do pvimento). Cso ests condições não sejm tendids, cberá à Projetist presentr solução lterntiv pr provção d Fisclizção. e) Pr um vlição ds condições d estrutur do pvimento, recomendmse como critério básico os prâmetros constntes do Qudro

13 Qudro 9.3 Critérios pr vlição estruturl (DNIT-PRO B) DADOS DEFLECT. QUALIDADE NECESSIDADE DE CRITÉRIO PARA MEDIDAS HIPÓTESE OBTIDOS ESTUDOS CÁLCULO DO ESTRUTURAL COMPLEMENTARES REFORÇO CORRETIVAS I Dc Ddm BOA NÃO Apens correções R 100 de superficie II Se Dc 3 D dm NÃO Deflectométrico Reforço Dc > Ddm Regulr R 100 Se Dc > 3 D dm SIM Deflectométrico Reforço ou Má e Resistênci Reconstrução III Dc Ddm Regulr pr Má SIM Deflectométrico Reforço ou R < 100 e Resistênci Reconstrução IV Dc > Ddm Má SIM Resistênci Reforço ou R < 100 Reconstrução V Má SIM Resistênci Reconstrução O pvimento present deformções permnentes rupturs plástics generlizds. (IGG >180) Dc = deflexão de projeto ou deflexão crcterístic R = rio de curvtur (bci deflectométríc) IGG = Índice de grvidde globl (DNIT-PRO- 08/78) Nots: Critérios pr cálculo do reforço: (1) Deflectométrico = Cálculo do reforço bsedo n deflexão do pvimento. (2) Resistênci = Avlição d estrutur existente, pelo método de dimensionmento de pvimentos flexíveis, utilizndo pr tnto o índice de suporte CBR. 5 EXEMPLO DE CÁLCULO DA ESPESSURA DE REFORÇO Problem Estudr s possíveis soluções de reforço pr um segmento homogêneo constituído de pvimento flexível com revestimento em concreto sfáltico, que present deflexão crcterístic de 82 (0,01 mm). O tráfego previsto pr o horizonte de projeto é N = Apresentr soluções em dus cmds com os mteriis indicdos, dotndo-se o vlor de 7 cm como espessur mínim de CAUQ. Use o vlor de K = 40 pr os cálculos. 196

14 Mteril Coeficiente de equivlênci estruturl Concreto Asfáltico (CAUQ) 2,0 Binder 1,8 Pré-misturdo quente (PMQ) 1,8 Mcdme betuminoso (MB) 1,2 Solução A deflexão dmissível sobre o reforço será: D dm = 10 (3,01-0, log 10 10) = 40 (0,01 mm) A espessur de reforço pr redução d deflexão existente o nível desejdo será: h = 40. log 10 ( 82 / 40 ) = 12,47 cm As soluções lterntivs são obtids dotndo-se 7 cm em CAUQ e definindo-se s espessurs equivlentes os 5,5 cm restntes, tendo em vist o mteril desejdo como cmd de ligção. Alterntivs CAUQ Binder PMQ MB Totl (cm) Eq. Estr. 1 12, ,5 25, , ,5 25, ,5-13,5 25, ,5 16,5 25,4 6. CRITÉRIOS PARA ELABORAÇÃO DO PROJETO DE RESTAURAÇÃO ) Csos em que não há necessidde de reforço estruturl Qundo deflexão crcterístic (tul) for inferior à deflexão dmissível de projeto pr o tráfego futuro, os critérios de resturção decorrem d condição d superfície do pvimento. São dus s situções básics: 197

15 Existênci de trincs do tipo FC1: Aplicção de um cmd selnte constituíd de rei e sflto, sendo recomendd, preferencilmente, utilizção de sfltos modificdos com polímero (micro concreto sfáltico). Existênci de deformção permnente: Aplicção de um cmd sfáltic esbelt usind (reperfilgem) - CAUQ, fix V conforme especificção d SIURB/PMSP. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Deprtmento Ncionl de Estrds de Rodgem (1979) Projeto de Resturção de Pvimentos Flexíveis e Semi-rígidos Procedimento A DNIT-PRO A, Rio de Jneiro. (2) Deprtmento Ncionl de Estrds de Rodgem (1979) Projeto de Resturção de Pvimentos Flexíveis e Semi-rígidos Procedimento B DNIT-PRO B, Rio de Jneiro. (3) Roch Filho, Nelson Rodrigues (1996) Estudo de técnics pr vlição estruturl de pvimentos por meio de levntmentos deflectométricos. Dissertção (Mestrdo), ITA, São José dos Cmpos. (4) Blbo, José Tdeu (1992) Mecânic de Pvimentos Básic. Texto pr curso de grdução, EPUSP, São Pulo 198