Universidade do Estado de Mato Grosso UNEMAT Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas FACET Curso: Bacharelado em Engenharia Civil Estradas 2 Prof. Me. Arnaldo Taveira Chioveto
ESTRUTURA DOS PAVIMENTOS
ESTRUTURA DOS PAVIMENTOS Pavimento de uma rodovia é a superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito a infra-estrutura ou terreno de fundação, a qual é designada de subleito (DNIT, 2016, p.95). O subleito, limitado assim superiormente pelo pavimento, deve ser estudado e considerado até a profundidade onde atuam, de forma significativa, as cargas impostas pelo tráfego. Em termos práticos, tal profundidade deve situar-se numa faixa de 0,60 m a 1,50 m (DNIT, 2016, p.95).
ESTRUTURA DOS PAVIMENTOS DNIT (2016, p.106) define: PAVIMENTO Estrutura construída sobre a terraplenagem e destinada técnica e economicamente a: Resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los; Melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança; Resistir aos esforços horizontais (desgaste), tornando mais durável a superfície de rolamento.
CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS (DNIT, 2016)
TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Concreto Simples; Concreto Simples com Barras de Transferência; Concreto com Armadura Distribuída Descontínua sem Função Estrutural; Concreto com Armadura Contínua sem Função Estrutural; Concreto Estruturalmente Armado; Concreto Protendido.
PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLES Fonte: ABCP, 2017
PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLES COM BARRAS DE TRANSFERÊNCIA Fonte: ABCP, 2017
PAVIMENTO COM ARMADURA DISTRIBUÍDA DESCONTÍNUA SEM FUNÇÃO ESTRUTURAL Fonte: ABCP, 2017
PAVIMENTO DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADO
PAVIMENTOS RÍGIDOS Publicação IPR 714 - MANUAL DE PAVIMENTOS RÍGIDOS - 2005 Características: Alta rigidez; Alta resistência; Pequenas espessuras, definidas em função da resistência à flexão. Vantagens: vida útil e espaço entre manutenção; Resistência ao efeito de solvente; Não sofre deformação plástica, buracos e trilhas de rodas; A sub-base pode ser flexível ou semi-rígida e serve para controlar o bombeamento de finos, a expansão e a contração do subleito. deformação na frenagem e aceleração; Custo de construção competitivo comparado ao sistema flexível ao longo de sua vida útil; Fácil acesso de matéria prima.
PAVIMENTOS RÍGIDOS (Kgf/cm²) 1 cm No caso dos pavimentos rígidos, o coeficiente de recalque da camada em que se apoia o pavimento tem influência decisiva nas tensões que se desenvolvem no concreto sob a ação das cargas aplicadas pelo tráfego de veículos. O coeficiente de recalque é a medida de rigidez do terreno, sendo definido como a pressão aplicada ao terreno capaz de produzir um recalque de 1cm.
ASPECTO SUPERFICIAL PROVÁVEL DE PAVIMENTO DE CONCRETO SEM JUNTAS Fonte: ABCP, 2017
Aspectos de junta transversal Fonte: DNIT, 2005
Defeitos e falhas no material selante Os selantes de juntas em pavimentos de concreto podem ser divididos em dois grupos: a) selantes vazados no local; selantes vazados a quente selantes vazados a frio. b) selantes pré-moldados. Fonte: DNIT, 2005
PAVIMENTOS RÍGIDOS
São compostos por camadas, que em geral, dividem-se : revestimento, base e sub-base. Apoiando-se sobre o subleito. A camada estruturalmente mais importante é a base, que tem a função de receber as tensões e distribuir os esforços antes de transmiti-los à sub-base ao ao reforço do sub leito.
Faixa de tráfego Executada quando não for aconselhável construir a base sobre a regularização ou reforço. Quando pav. muito espesso, tem objetivo de e Sub-base.
Subleito - é o terreno de fundação do pavimento; Regularização - é a camada posta sobre o leito, destinada a conformá-lo transversal e longitudinalmente de acordo com as especificações; a regularização não constitui, propriamente uma camada de pavimento, sendo, a rigor, uma operação que pode ser reduzida em corte do leito implantado ou em sobreposição a este, de camada com espessura variável; Reforço do subleito - é uma camada de espessura constante, posta por circunstâncias técnico-econômicas, acima da de regularização, com características geotécnicas inferiores ao material usado na camada que lhe for superior, porém melhores que o material do subleito; Sub-base - é a camada complementar à base, quando por circunstâncias técnico econômicas não for aconselhável construir a base diretamente sobre regularização; Base - é a camada destinada a resistir e distribuir os esforços oriundos do tráfego e sobre a qual se constrói o revestimento; Revestimento - é a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada a melhorá-la, quanto à comodidade e segurança e a resistir ao desgaste. (DNIT, 2016)
ESTRUTURA DOS PAVIMENTOS
Módulo de Elasticidade ou módulo de Young (E=δ/ε): razão entre a tensão e a deformação na direção da carga aplicada, sendo a máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente.
Fonte: ANDRADE (2007)
Fonte: ANDRADE (2007)
PNEUS - Áreas de contato
Fonte: http://www.impactocentroautomotivo.com.br/pneus-entenda-os/
Índice de Carga Código numérico associado à carga máxima a que um pneu pode ser submetido, à velocidade indicada por seu símbolo de velocidade, nas condições de serviço especificadas. Fonte: http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/rtac000218.pdf A carga do pneu multiplicada por 2 deve cobrir a carga total do eixo do veículo. Fonte: http://www.titanlat.com/pneus-caminhoes/cuidando-pneu/pressao-carga/index.aspx
Para estudo da ação das cargas, considerando um eixo simples, pode-se admitir uma carga aplicada Q gerando uma pressão de contato q distribuída numa área de contatos circular A. Q 2 = A q Q 2 = π r2 q r = [(Q/2)/(π q)] 1/2 A=π.r²
Exemplificando: Se adotarmos uma pressão de contato, q = 7,0 kgf/cm2 (cerca de 100 psi) e uma carga de roda Q/2 = 5.000 kgf, que é o limite máximo permitido pela legislação brasileira (10 tf por eixo simples de roda dupla), tem-se: r = [(5.000)/(π 7,0)] 1/2 r = 15 cm Previsionando um pavimento de espessura z = 20 cm, a pressão aplicada no subleito será: σ z = q 1/ 1 + z/r tan α 2 Considerando α = 45 σ z = 7.0 1/ 1 + 20/15 1 2 σ z = 1,3 Kgf/cm² A pressão aplicada no subleito, nas condições impostas, é da ordem de um quinto da pressão de contatos no topo do pavimento. As placas de concreto distribuem os esforços em áreas mais amplas, reduzindo mais a pressão aplicada no subleito.
De Beer (2008) desenvolveu um equipamento especial para a pesagem dos veículos de carga em movimento que determina as tensões tridimensionais sob a repartição da pressão em movimento livre e à pequena velocidade. Embora este equipamento seja incompatível com situações de frenagem e trajetória em curva, ele revela a variação da pressão de contato com diferentes pressões de insuflagem, diferentes tipos de pneus e particularidades da área de contato que são relevantes para engenheiros encarregados do dimensionamento dos pavimentos (Momm, 2011). Equipamento de medição das tensões tridimensionais em movimento.
Influência da profundidade do piso no valor da aderência (pavimento com 1 mm de espessura de água) Fonte: http://www.forum-auto.com/poletechnique/equipementautomobile/sujet384062.htm
Para efeito de calculo de carga por eixo no dimensionamento de pavimento Pressão de enchimento dos pneus = Pressão de contato pneu/pavimento = 5,6 kgf/cm2
LIMITE DE PESO POR EIXO
REFERENCIAS SENÇO, W. Manual de técnicas de pavimentação. Vol. 1. 2ª ed. ampl. São Paulo: PINI, 2007, 761p. SENÇO, W. Manual de técnicas de pavimentação. Vol. 2. 1ª ed. São Paulo: PINI, 2001, 671p. DNIT DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de pavimentação. 3ª ed. Rio de Janeiro: Instituto de Pesquisas Rodoviárias, 2006. 274p. (Publicação IPR-719). BRASIL. Ministério da Defesa. Exército Brasileiro. Diretoria de Obras de cooperação. 2016. Disponível em: <http://www.doc.eb.mil.br/>. QUIRINO, M.E.P. Recuperação de Pavimentos Flexíveis em Áreas de Taxiamento de Aeronaves - Um Estudo de caso da pista Fox - 2 do Aeroporto Internacional Tancredo Neves - MG. Monografia de Especialização.2013. Escola de Engenharia da UFMG. Belo Horizonte. Disponível em: <http://pos.demc.ufmg.br/novocecc/trabalhos/pg2/99.pdf. DE BEER, M. Stress in Motion (SIM) A New Tool for Road Infrastructure Protection 5 th International Sympósium on Weigh-in-Motion HV Paris 2008. Proceeding CD, Paris. MOMM, Leto, et al. Pesagem em movimento e o pavimento em concreto asfálticos. Brazilian - International WIM Seminar: Weigh-in-motion. Florianópolis - Santa Catarina - Brazil. 2011 ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland. 2017. Acesso em: 10/01/2017. Disponível em: <http://www.ufjf.br/pavimentacao/files/2012/10/aula-pav.-r%c3%adgido.pdf >. DNIT- Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de pavimentos rígidos. 2.ed. - Rio de Janeiro, 2005. 234p. (IPR. Publ., 714)