Por que pavimentar? 1. IMPORTÂNCIA PARA ECONOMIA MUNDIAL. 1. Importância para Economia Mundial (cont.) Extensão de vias pavimentadas

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1 INTRODUÇÃO AO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS Por que pavimentar? Prof. Ricardo A. de Melo UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Laboratório de Geotecnia e Pavimentação (LAPAV) Fonte: acervo do autor (2008); (2011) 1. IMPORTÂNCIA PARA ECONOMIA MUNDIAL O transporte terrestre é o meio de transporte mais antigo no mundo Transporte rodoviário no Brasil: Responsável por 65% do volume de carga transportada 90% do transporte de passageiros O pavimento é usado na maioria dos meios de transportes 1. Importância para Economia Mundial (cont.) Recursos gastos em obras rodoviárias Países industrializados: US$ 100 bi/ano Países em desenvolvimento: US$ 10 bi/ano Custo da infra-estrutura rodoviária Rodovias vicinais: US$ 0,1 mi/km Rodovias múltiplas faixas: US$ 1 a 7 mi/km Rodovias pavimentadas no Brasil: patrimônio superior a US$ 60 bilhões Extensão de vias pavimentadas Ano País Rodovia km (x1.000) referência Fonte: EUA púb./pav Japão púb./priv França * Índia * 750 * * Canadá pav Austrália pav Brasil pav DNIT México pav Argentina pav ) %20Road%20Develo pment%20finance%20and%20%20%20%20%20%20investment.pdf 2) 2. PAVIMENTO DEFINIÇÃO Estrutura construída acima do sub-leito destinada a: Suportar os esforços produzidos pelos veículos Resistir à passagem de veículos (erosão e tração) sem desagregar Resistir à ação das intempéries: água (lavagem), chuva e sol Proporcionar boas condições de rolamento com conforto, segurança e economia 1

2 Pavimento (perspectiva) 2.1. Camadas do Pavimento Revestimento superficial Binder Base betuminosa Base Sub-base Subleito Sub-leito: é o terreno de fundação do pavimento (solo natural ou aterro); Sub-base: camada corretiva do subleito, ou complementar à base, usada quando não seja aconselhável construir diretamente sobre o leito obtido após a terraplenagem Fonte: (2009) 2.1. Camadas do Pavimento (cont.) Base: camada destinada a resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego e sobre a qual se constrói o revestimento Capa ou revestimento: é a camada que recebe o tráfego diretamente, devendo proporcionar o rolamento com segurança e conforto e resistir os esforços horizontais com durabilidade 2.2. Tipos de Pavimentos Pavimento rígido Pavimento flexível Pavimento composto Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Fonte: Haas e Hudson (1994)? 2.2. Tipos de Pavimentos (cont.) Melhor definição: quanto à função estrutural Pavimento rígido Pavimento flexível 2.3. Tipos de Pavimentos Diferenças Básicas Materiais Métodos construtivos Camadas (quantidade e espessuras) Distribuição de carga no subleito Fonte: Haas e Hudson (1994)? 2

3 Camadas e Espessuras Distribuição de Tensões Pavimento Rígido Pavimento Flexível Pavimento Rígido Pavimento Flexível H H Revestimento Revestimento Sub-base Subleito Base Sub-base Reforço do subleito Subleito Grande área de distribuição de carga Pequena pressão na fundação do pavimento Pequena área de distribuição de carga Grande pressão na fundação do pavimento 2.3. Tipos de Pavimentos Diferenças Básicas Materiais Métodos construtivos Camadas (quantidade e espessuras) Distribuição de carga no subleito Diferentes aplicações Vantagens e desvantagens 3. DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO Consiste na determinação de camadas (reforço de sub-leito, sub-base, base e revestimento) de forma que as mesmas sejam suficientes para resistir, transmitir e distribuir as pressões resultantes da passagem dos veículos do subleito, sem que o conjunto sofra ruptura, deformações apreciáveis ou desgaste superficial excessivo 3. Dimensionamento de pavimento (cont.) Número de solicitações Cargas aplicadas Estáticas Repetidas Deformações Permanentes Elásticas Fadiga dos materiais Deformação do Pavimento Revestimento Base 3

4 Limite de Peso por Eixo ou Grupo de Eixos Limite de Peso Limite de Peso Balança Móvel 4. HISTÓRICO 4. Histórico (cont.) O. J. Porter: Dimensionamento do pavimento baseado no C.B.R. 60 anos de uso Crítica: não há correlação do ensaio com o comportamento dos materiais sob a ação do tráfego Francis Hveem (1942): avanço em relação ao método de Porter Consideração do tráfego (veículo padrão) Hierarquização dos materiais em função de um material padrão Métodos teóricos Baseado na teoria da elasticidade Desvantagem: determinação do módulo de elasticidade dos solos Teoria de Boussinesq Modelo de carga pontual agindo sobre um espaço semi-infinito, composto de material ideal (perfeitamente elástico e obedece à lei de Hooke) AASHO Road Test!!! 4

5 Deflexões 5. CRITÉRIO GERAL DE DIMENSIONAMENTO Superfície circular de contato Área de contato pneu-pavimento pode ser considerada circular Distribuição de pressões é parabólica Subleito recebe uma pressão inferior à pressão de contato Importância da especificação dos materiais r r Q/2 q Distribuição de pressões 5. Critério Geral de Dimensionamento (Cont.) Z1 Z2 0 Z2 Z1 0 A qualidade do material depende de que camada o mesmo se encontra As condições climáticas influenciam o dimensionamento dos pavimentos O pavimento deve ter boas condições de drenagem Z3 Z3 5. Critério Geral de Dimensionamento (Cont.) Deflexão do Pavimento O grau de compactação tem grande influência no comportamento do pavimento A velocidade de aplicação das cargas também pode ter influência no comportamento do pavimento A manutenção do pavimento é importante para seu comportamento Fase de Consolidação Pavimento mal dimensionado ou com falhas construtivas Deflexão admissível Pavimento bem dimensionado Fase Elástica Tempo de Exposição Fase de Fadiga 5

6 Serventia Medida da deflexão Comparação de Desempenho 5 com manutenção com reabilitação sem fazer nada! Tempo (tráfego) 5. Critério Geral de Dimensionamento (Cont.) O nível de serviço que solicita o pavimento influi também em seu comportamento, pois está ligado à constância de manobras com mudanças de direção e variações em amplos limites de velocidade 6