PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO
E CAPACITAÇÃO – DER/2008
TÓPICOS DE PROJETO DE
PAVIMENTOS ASFÁLTICOS E
DE CIMENTO PORTLAND
Lucas Bach Adada
1
Contexto do Projeto de Pavimentação em
relação aos demais projetos
FASE DE PROJETO
Geométrico
Terraplenagem
PAVIMENTAÇÃO
Drenagem e O.A.C.
Obras de Arte Especial
Obras Complementares
Desapropriação
Ambiental
Orçamento
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
2
Projeto de um Pavimento
PROJETAR um pavimento (infra-estrutura viária)
significa determinar a combinação de materiais,
espessuras e posição das camadas constituintes
que seja a mais econômica, dentre todas as
alternativas viáveis que atendam aos requisitos
funcionais especificados.
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3
Fatores que Devem ser Levados em
Conta,para um Projeto Completo e Eficaz
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asfáltico e de cimento Portland
4
Custo
Análise Econômica
CI
Custos no ciclo de vida
de um pavimento
CR
CCi
Tempo
CCi
CR(PP )
+
i −1
(1 + r )PP −1
i =1 (1 + r )
PP
CCV = CI + ∑
CI = Custo Inicial ou de construção do pavimento novo;
CCi = Custo de conservação no ano “i”;
CR(PP)= Custo de restauração, ao final do período de projeto (PP);
r = Taxa de oportunidade do capital (%ao ano).
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5
Projeto de um Pavimento
O projeto de um pavimento compreende,
portanto, os seguintes componentes:
•Dimensionamento estrutural: onde a seção do
pavimento é proporcionada de modo a que seja capaz de
resistir aos efeitos deteriorantes das cargas do tráfego;
•Projeto de Drenagem: onde os dispositivos necessários à
retirada de água livre de infiltração ou percolação são
especificados e dimensionados;
•Especificação de materiais de construção: incluindo
processos construtivos e procedimentos para o controle
tecnológico e de qualidade.
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6
Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
PAVIMENTO = SISTEMA
CARGAS DO
TRÁFEGO
INTEMPÉRIES
Revestimento
Infiltração de águas
Base
Subbase
Subleito (solo de fundação)
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7
Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
“É uma estrutura construída após a
terraplenagem, destinada, econômica
e simultaneamente, em seu conjunto, a:
PAVIMENTO
Segundo a NBR7207/82 Da
ABNT
Resistir e distribuir ao subleito os
esforços verticais produzidos;
Melhorar as condições de rolamento
quanto à comodidade e segurança;e
Resistir aos esforços horizontais que
nela atuam, tornado mais durável a
superfície de rolamento”
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8
Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
PAVIMENTO É A
SUPERESTRUTURA
DE RODOVIAS,
AEROPORTOS,
PÁTIOS E VIAS
URBANAS
•Constituída por uma
ESTRUTURA EM CAMADAS
de espessuras finitas; e
•Assentes sobre o SUBLEITO
(semi-espaço infinito)
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Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
(1)Resistir os esforços das CARGAS
TRÁFEGO;
COM AS
FUNÇÕES
DE:
(2) Transmitir ao SUBLEITO tensões
compatíveis com sua CAPACIDADE
DE SUPORTE; e
(3) Permitir o tráfego SEGURO
CONFORTÁVEL e ECONÔMICO DE
VEÍCULOS (ao transporte de
passageiros e de bens de produção).
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Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
AGENTES •EXTERNOS = Cargas do Tráfego
responsáveis
+
pela
Intempéries
degradação
•INTERNOS = Concepção e/ou projeto
dos
inadequado + má execução
Pavimentos
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11
Definições, tipos e camadas
constitutivas de um pavimento
CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS
Mais
comum
Segundo
Huang
•Flexíveis
•Rígidos;e
•Semi-Rígidos.
•Flexíveis ou pavimentos asfálticos;
•Rígidos ou pavimentos de concreto;e
•Pavimentos Compostos ou “overlays”.
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12
SEÇÃO TRANSVERSAL
Pavimentos Flexíveis
Pavimentos Rígidos
1
2
3
4
Talude de Aterro
Terreno Natural
Contenção Lateral
Material selecionado ou Reforço
do Subleito
5 Superfície do acostamento
6 Subbase
7 Base
8 Revestimento
9 Placa de Concreto
10 Talude ou Saia de Subbase
11 Talude de corte
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Base do Acostamento
Declividade Transversal do Pavimento
Subleito ou Superfície de Regularização
Solo de Fundação (Subleito)
Estrutura do Pavimento
Declividade do Acostamento
Faixas de Tráfego
Acostamento
Plataforma da Rodovia
Plataforma de Terraplenagem
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13
Pavimentos Flexíveis
São aqueles em que as deformações, até
um certo limite, não levam ao
rompimento. São dimensionados
normalmente a compressão e a tração na
flexão, provocada pelo aparecimento das
bacias de deformação sob as rodas de
veículos, que levam a estrutura a
deformações permanentes, e ao
rompimento por fadiga.
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14
Estrutura dos Pavimentos Flexíveis
FLEXÍVEIS
REVESTIMENTO
BASE
SUB-BASE
REFORÇO DO SUBLEITO
SUBLEITO
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15
Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
•Camada destinada a resistir diretamente
as ações do tráfego
•Impermeabilizar o pavimento
Revestimento
•Melhorar as condições de rolamento
conforto
segurança
•Transmitir de forma atenuada, as ações
do tráfego às camadas inferiores.
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16
Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
•Por
Calçamento
Alvenaria poliédrica
Paralelepípedos
Revestimentos
Flexíveis
Pedra
Madeira
Betume
Cimento
Cerâmica
Borracha
Tratamentos superficiais
•Por
betuminosos
penetração Macadames
•Betuminosos
betuminosos
Na usina
•Por mistura
Na estrada
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Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
Revestimentos Flexíveis Betuminosos por Mistura
Na usina
Na estrada
Pré-misturado de graduação tipo macadame;
Pré-misturado de graduação tipo aberta;
Pré-misturado de graduação tipo densa;
Areia-Betume; e
Concreto betuminoso (“sheet asphalt”)
Road-Mix de graduação tipo macadame
Road-Mix de graduação tipo aberta
Road-Mix de graduação tipo densa; e
Areia-Betume
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18
Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
Base
• Camada destinada a resistir às ações dos
veículos e a transmití-las, de forma
conveniente, ao subleito
Subbase
• Camada complementar à base, com as
mesmas funções desta e executada
quando, por razões de ordem
econômica,for conveniente reduzir a
espessura da base
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19
Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
GRANULARES
•Por correção
granulométrica
•Materiais
•Naturais
•Solo-brita
•Brita corrida
•Brita graduada
•Macadame hidráulico
•Macadame seco
BASES E
SUB-BASES
FLEXIVEIS
E
SEMI-RIGIDAS
•Solo cimento
•Com cimento •Solo melhorado com
cimento
ESTABILIZADAS
•Com cal
•Solo cal
•Solo melhorado com cal
•Com betume
•Solo betume
•Bases betuminosas
diversas
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20
Camadas constitutivas de um
Pavimento Flexível
•Camada necessária, no caso de pavimentos muito
Reforço do espessos, executada com o objetivo de reduzir a
Subleito espessura da própria subbase.
Regularização
do Subleito
•Camada de espessura variável (cortes ou aterros
menores ou iguais a 20cm);
•Executada para preparar e receber o pavimento.
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21
Pavimentos Rígidos ou de Concreto
de Cimento Portland
São aqueles pouco deformáveis, constituídos
principalmente de concreto de cimento Portland,
rompem por tração na flexão, quando sujeitos a
deformações.
BASE E REVESTIMENTO
SUB-BASE
PAVIMENTO
RÍGIDO
Revestimento
Placa
de Concreto Base
REFORÇO DO SUBLEITO
Subbase
SUBLEITO
Evitar o
bombeamento
do subleito
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22
Pavimentos Rígidos ou de Concreto
de Cimento Portland
REVESTIMENTOS
RÍGIDOS
SUBBASES
• Concreto de cimento
• Macadame Cimentado
• Paralelepípedos Rejuntados
com cimento
• Concretos Magros
• C.C.R.
• Granulares
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23
Pavimentos Semi-Rígidos
Caracterizam-se por uma base cimentada
quimicamente, como por exemplo, por uma camada
de solo cimento revestida por uma camada asfáltica.
REVESTIMENTO
BASE CIMENTADA
SUB-BASE GRANULAR
REFORÇO DO SUBLEITO
SUBLEITO
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24
Pavimentos Invertidos (semi-rígido)
Caracterizam-se por serem constituídos de
revestimento, base granular não tratada de brita
graduada simples e sub-base de material granular
tratado com cimento.
REVESTIMENTO
BASE GRANULAR
SUB-BASE CIMENTADA
REFORÇO DO SUBLEITO
SUBLEITO
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25
Comparação entre os Tipos de
Estruturas de Pavimentos
FLEXÍVEIS
REVESTIMENTO
BASE
SUB-BASE
RÍGIDOS
BASE E REVESTIMENTO
SUB-BASE
SEMI-RÍGIDOS
REVESTIMENTO
BASE CIMENTADA
SUB-BASE GRANULAR
REFORÇO DO SUBLEITO
REFORÇO DO SUBLEITO
REVESTIMENTO
BASE GRANULAR
SUB-BASE CIMENTADA
REFORÇO DO SUBLEITO
REFORÇO DO SUBLEITO
SUBLEITO
SUBLEITO
INVERTIDOS
SUBLEITO
SUBLEITO
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26
Análise das Tensões, deformações e
deslocamentos nos Pavimentos Flexíveis
Carga por eixo
Raio circular de contato
Pressão do pneu
Camada asfáltica
σt ; ε t
Base
h1
h2
Subbase
σv ; εv
h3
Subleito
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27
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
PAVIMENTO
FLEXÍVEL
Método
DNER
66/96
Design of Flexible
Pavements Considering
Mixed
Loads and Traffic Volume
Autores: W.J.
Turnbull,
C.R. Foster e
R.G. Ahlvim
(U.S.A.C.E.)
Conclusões obtidas na pista
Experimentos da AASHTO.
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28
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
•Coeficientes de Equivalência
estrutural (k) obtidos na Pista
Experimental da AASHTO.
•CBR
EMBASAMENTO
DO MÉTODO
(ensaio
preconizado
pelo DNER)
•Subleito
•Materiais constituintes
do pavimento, ou
•Corpos de prova
indeformados
•Número Equivalente (N) de
Operações da USACE
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29
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
•Valem as especificações gerais,
recomendando-se que G.C. ≥ 100%
QUANTO AOS
MATERIAIS DO •e ≤ 2%
SUBLEITO
•CBR ≥ 2%
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30
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
a)Materiais para
reforço do subleito
QUANTO
AOS
MATERIAIS
EMPREGADOS
b)Materiais para
NO
sub-base
PAVIMENTO
(Idem às do
subleito
acrescidas de)
c) Materiais para
base
•CBRRS > CBRSL
•e ≤ 1% (sobrecarga
de 10 lbs)
•CBR ≥ 20%
•IG = 0
•e ≤ 1% (sobrecarga
de 10 lbs)
•CBR ≥ 80%
•e ≤ 0,5% (sobrecarga
de 10 lbs)
•LL ≤ 25%
•IP ≤ 6%
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31
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
d)Observações: LL > 25% e/ou
IP>6% o material pode ser
Empregado em BASE (satisfeitas as
demais condições) e desde que o
E.A. > 30.
QUANTO
AOS
MATERIAIS
EMPREGADOS
NO
PAVIMENTO
(Idem às do e)Granulometria dos
Materiais para
subleito
base granular
acrescidas de)
Faixas: A e D
(tabela de
granulometria)
Faixas: E e F
N ≤ 5.106 e
CBRBG ≥ 60%
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32
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
GRANULOMETRIA (% em peso passando)
Tipos
Peneiras
2”
1”
3/8”
NO4
NO10
NO40
NO200
I
A
B
100
100
II
C
D
E
75-90
100
100
100
30-65
40-75
50-85
60-100
25-55
30-60
35-65
50-85
55-100 70-100
15-40
20-45
25-50
40-70
40-100 55-100
8-20
15-30
15-30
25-45
20-50
30-70
2-8
5-15
5-15
10-25
6-20
8-25
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
F
100
33
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
OBSERVAÇÕES:
A fração que passa na peneira no200 deve ser inferior a
2/3 da fração que passa na peneira no40.
(b)A fração graúda deve apresentar um desgaste Los
Angeles ≤ 50; Aceitando-se valores de desgaste maior,
desde que haja EXPERIÊNCIA NO USO DO MATERIAL.
(c) Para materiais LATERÍTICOS, as “Experiências Gerais”
fixarão valores para expansão índices de consistência,
granulometria e durabilidade da fração graúda.
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34
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO:
A fixação da espessura mínima a adotar para os REVESTIMENTOS
BETUMINOSOS é um dos pontos ainda em aberto na ENGENHARIA
RODOVIARIA, quer se trate de proteger a camada de base dos
esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do
próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As
espessuras a seguir recomendadas, visam, especialmente, proteger
as BASES de comportamento puramente granular e são ditadas pelo
que tem observado.
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35
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
N
ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO
BETUMINOSO
N≤
≤106
Tratamentos Superficiais Betuminosos
≤5x106
106<N≤
Revestimentos Betuminosos com 5,0cm
de espessura
5x106 <N≤
≤ 107
Concreto Betuminoso com 7,5cm de
espessura
107<N≤
≤5x107
Concreto Betuminoso com 10,0cm de
espessura
N> 5x107
Concreto Betuminoso com 12,5cm de
espessura
OBS.: No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem
possuir alguma coesão, pelo menos aparentes,seja devido à capilaridade ou a
entrosamento de partículas.
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36
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS
FLEXÍVEIS
1) Em função do número de operações do eixo de 8,2t e do I.S.C. ou C.B.R.
(fig. 43) determina-se a espessura do pavimento em centímetros e em
termos de material granular (k=1) ou pelo uso das equações:
H=77,67. N0,0482 . ISC-0,598 ou H=9,02+(0,23logN+0,05) [(7011/CBR)234,33]1/2
2)Com a utilização da figura 44(ou equações acima) e figura 43,
determinar Hm, Hn e H2O e R pela tabela de espessura mínima de
revestimento betuminoso.
3) Observar que na fig. 44, Hm por exemplo, designa a espessura total do
pavimento necessário para proteger um material com CBR ou IS = CBR
ou IS = m e assim sucessivamente para os demais materiais e CBR’s e
IS’s(n e 20)
4) Designa-se hn a espessura da camada do pavimento com CBR ou IS = n.
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37
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)-Ábaco
de Dimensionamento (Fig.43)
Tópicos de projeto de pavimentos
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38
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
5) OBSERVAÇÕES:
a) Mesmo que o CBR ou IS da sub-base seja superior a 20, a espessura do
pavimento, necessário para protegê-la é determinada como se fosse 20 e,
por esta razão, usam-se sempre os símbolos,H20 e h20 para designar as
espessuras de pavimento em termos de material granular e a espessura de
sub-base respectivamente.
b) No caso de ocorrência de materiais no subleito com CBR ou IS inferior a 2,
é sempre preferível fazer a substituição, na espessura de,pelo menos, 1m,
por material com CBR ou IS superior a 2.
c) A espessura de camadas granulares mínima é de 10cm (preferencialmente
12cm).
d) Supõe-se, sempre que há uma drenagem superficial adequada e que há
lençol de água subterrâneo e que foi rebaixado a, pelo menos, 1,50m em
relação ao greide de regularização.
e) Os símbolos B e R designam, respectivamente, as espessuras efetivas de
base e de revestimento.
f) Se para um determinado “N” requerer tratamento superficial betuminoso,
utilizar no dimensionamento R=0 (zero).
Tópicos de projeto de pavimentos
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39
MÉTODO DO DNER (atual DNIT)
6) Uma vez determinadas as espessuras das camadas Hm, Hn
e H20, pelo gráfico da fig. 43 ou pelas equações; determinase R pela tabela apresentada, as Espessuras de base(B), subbase (h20) e reforço do subleito (hn), são obtidas pela
resolução sucessiva das seguintes inequações:
R . kR + B. kB ≥H20 ;
R . kR + B. kB + h20. k20 ≥Hn ;
e
R . kR + B . kB + h20 .k20 + hn. kn ≥Hm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
40
EXERCÍCIOS COM O MÉTODO DO
DNER (atual DNIT)
Para o dimensionamento do pavimento de uma rodovia classe II, com velocidade diretriz de 70km/h foram realizados
estudos de tráfego e geotécnicos.
Nos estudos de tráfego foram determinados o número de solicitações (operações) do eixo padrão de 8,2 tf para a
AASHTO e para o USACE, respectivamente,
iguais
a 1,0 x107 e 4 x 107 .
Para os estudos geotécnicos foram sondados e selecionados materiais das Jazidas A e B para possível utilização como
reforço do subleito. Os ensaios da Jazida A apresentaram ISC = 10% e kREF=0,80, enquanto, o material da Jazida B
apresentou ISC= 13% e kREF=1,00.
Dimensionar o pavimento e desenhar o perfil do pavimento, sabendo-se que:
a) O método de dimensionamento a utilizar é do DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem para
pavimentos flexíveis;
b) A relação entre a espessura de material granular em centímetros (H), número de operações do eixo de 8,2t (N) e o
Índice de Suporte Califórnia (ISC) em valor absoluto são expressos pela relação (obs.: expressão do ábaco):
H=77,67. N0,0482 . ISC-0,598
c)
O subleito apresenta ISC=6%;
d) Dispõe-se de materiais granulares para a sub-base e base. O material da sub-base apresenta ISC= 35% e o da base
ISC superior a 80%, sendo que os coeficientes de equivalência estrutural da sub-base e base são iguais a 1 ( um );
e)
Utilizar concreto betuminoso como material de revestimento;
f)
Caso a espessura da sub-base calculada anteriormente seja maior que 20cm, redimensionar o pavimento
utilizando uma camada de reforço do subleito com o material de uma das jazidas estudadas de maneira a manter as
considerações dos itens anteriores e obter a estrutura de pavimento mais econômica;
g)
Admitir que as jazidas tenham o mesmo custo do material e mesma distância de transporte;
h)
Arredondar os valores das espessuras efetivas para números múltiplos de 0,5 cm .
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
41
EXERCÍCIOS COM O MÉTODO DO
DNER (atual DNIT)
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1:
Dados: NUSACE = 4 ×107 ;
Utilizar CBUQ como revestimento ⇒ kr = 2,0 ; CBRm = 6% ;
Caso se tenha reforço (h20 > 20cm) utilizar a jazida B (ISCn=13% e kn =1,0);
ISC20 =20%; k20=kB =1,0.
a) Cálculo de R
7
Vai a Tabela de espessuras mínimasde revestimento e com N = 4 × 10 ⇒ R =10,0cm
b) Cálculo de Hm
0,598
∴Hm = 61,85 ∴Hm ≅ 62,0cm c) Cálculo de H20
Hm = 77,67 ×(4 ×107 )0, 0482 × (6 )
−
0, 0482
× (20 ) 0, 598 ∴H20 = 30,1 ∴H20 ≅ 30,5cm d) Como inicialmente só se
H20 = 77,67 × (4 ×107 )
dispõe de sub-base e base ⇒ hn = 0
−
e) Cálculo da espessura da Base (B)
R × kR + B × kB ≥ H20 ∴10 × 2 = B ×1 ≥ 30,5 ∴B ≥10,5cm f) Cálculo da espessura da SubBase (h20 )
R ×kR + B × kB + h20 × k20 + hn ×kn ≥ Hm
∴10 × 2 +10,5 ×1 + h20 ×1 + 0 ≥ 62 ∴h20 ≥ 31,5cm > 20cm
Portanto: Redimensionar utilizando a jazidaB reforço.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
42
EXERCÍCIOS COM O MÉTODO DO
DNER (atual DNIT)
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1:
g) H m = 62,5cm
h) Cálculo de Hn: Para o pavimento mais econômico utiliza-se jazida B (ISCn=13% e kn=1,0)
H n = 77,67 × (4 × 107 )
0 , 0482
× (13)
−0 , 598
∴ H n ≅ 39,0cm
i) Cálculo de h20
R × k R + B × k B + h20 × k 20 ≥ H n ∴10 × 2 + 10,5 × 1 + h20 × 1 ≥ 39,0
∴h 20 ≥ 8,5cm < 10cm ∴ h20 = 10,0cm
j) Cálculo da espessura (hn) do reforço
R × k R + B × k B + h20 × k20 + hn × kn ≥ H m ∴10 × 2 + 10,5 × 1 + 10 × 1 + hn × 1 ≥ 62
∴h n ≥ 21,5cm
k) Perfil do Parimento:
CBUQ
Base de BG
SUb-Base de Material Granular
Reforço do Subleito
com solo estabilizado
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
43
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Definição:
Pavimentos de Concreto de cimento Portland
ou também denominados de Rígidos são os
constituídos por placas de concreto de
cimento Portland interligados por juntas e
assentes sobre o solo de fundação ou subbase intermediária e com rigidez à flexão.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
44
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
HISTÓRICO
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
45
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
1º PAVIMENTO DE CONCRETO
COURTHOUSE SQUARE, EM
1893
+ de 100 anos
- Court Avenue
- Main Street
- Columbus Avenne
- Opera Street
Cidade de Bellefontaine - EUA
Construtor: Willian T. G. Snyder
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
46
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
HISTÓRICO, LOCAIS DE APLICAÇÃO
NO BRASIL,CURITIBA E RMC
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
47
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Av. Edson Passos - Rio de Janeiro (RJ)
Mais de 1/2
século
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
48
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Praia de Boa Viagem - Recife (PE)
Mais de 50 anos
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
49
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Rod. Itaipava-Teresópolis
Mais de
70 anos
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
50
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Rodovia dos Imigrantes (SP)
25 anos
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
51
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
Marginais Rodovia Castello Branco (SP)
2001
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
52
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
CANALETA LESTE-OESTE
Lote 2
Rua Fernando Moreira
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
53
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
CANALETA LESTE-OESTE
Lote 4
Av Affonso
Camargo
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
54
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
PAVIMENTO RÍGIDO
COMPANHIA DE CIMENTO ITAMBÉ- CAMPO LARGO
ACESSO A FÁBRICA DA ITAMBÉ
Concreto Simples - 24 cm
1997
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
55
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
COMPARAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGA ENTRE
PAVIMENTOS EQUIVALENTES
RÍGIDOS
FLEXÍVEIS
HF
HR
GRANDE ÁREA
DE DISTRIBUIÇÃO
DE CARGA
PEQUENA PRESSÃO
NA FUNDAÇÃO DO
PAVIMENTO
PEQUENA ÁREA
DE DISTRIBUIÇÃO
DE CARGA
GRANDE PRESSÃO
NA FUNDAÇÃO DO
PAVIMENTO
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
56
2ª Parte Pavimentos de concreto de
cimento Portland
TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS:
Os pavimentos de concreto
podem ser classificados em
vários tipos, diferenciando-se
entre si no processo
construtivo, no projeto e
principalmente, na concepção
funcional.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
57
Tipos principais de pavimentos rígidos
P.C.S. = Pavimentos de Concreto Simples (S.B.T.)
h
3 a 4 metros
Corte
Planta
4 a 6 metros
4 a 6 metros
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
58
Tipos principais de pavimentos rígidos
P.C.S. = Pavimentos de Concreto Simples (C.B.T.)
h
Corte
3 a 4 metros
Barras de transferência
Planta
4 a 7 metros
4 a 7 metros
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
59
Tipos principais de pavimentos rígidos
P.C.R. = Pavimentos de Concreto Reforçados com Armadura
Distribuída Contínua (A.D.C.)
5 cm
Barras de transferência
Armadura
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
60
Tipos principais de pavimentos rígidos
P.C.R. = Pavimentos de Concreto Estruturalmente armados
(P.C.E.A.)
Corte
. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
Planta
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
61
Tipos principais de pavimentos rígidos
Pavimentos de Concreto Protendido (P.C.P.)
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
62
Dimensionamento de pavimentos rígidos
DETERMINAÇÃO DE k pelo método da PCA ( Portland
Cement Association) :
Ensaio de placa
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
63
Dimensionamento de pavimentos rígidos
DETERMINAÇÃO DE k pelo método da PCA ( Portland
Cement Association) :
Ensaios relativamente caros e que demandam
muito tempo
Utilizam-se correlações entre CBR e k
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
64
Dimensionamento de pavimentos rígidos
CORRELAÇÃO K X CBR
22
Correlações entre CBR e k :
21
20
k = 2,0791Ln(CBR) + 0,6138
R2 = 0,9971
19
18
17
16
15
14
CBR
13
12
11
10
9
8
7
Ou ainda:
Valores tabelados pela PCA
6
5
4
3
2
1
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
k (kgf/cm 2/cm )
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
65
7,5
Análise de tensões nos pavimentos de
concreto (rígidos)
ASPECTO SUPERFICIAL DE PAVIMENTO
DE CONCRETO SEM JUNTAS
Fissuras transversais de contração
Planta
Fissura longitudinal devida
ao empenamento restringido
Fissuras transversais
adicionais devidas ao
empenamento restringido
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
66
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
TIPOS DE JUNTAS LONGITUDINAIS:
Junta de Articulação ;e
Junta de Construção.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
67
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA LONGITUDINAL DE ARTICULAÇÃO DE SEÇÃO
ENFRAQUECIDA SEM BARRA DE LIGAÇÃO:
0,6
1,2
Selante
h/4 + 1,5
h
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
68
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA LONGITUDINAL DE ARTICULAÇÃO DE SEÇÃO
ENFRAQUECIDA COM BARRA DE LIGAÇÃO:
0,6
1,2
Selante
h/4 +1,5
h/2
h/2
Barra de
ligação
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
69
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA LONGITUDINAL DE CONSTRUÇÃO DE ENCAIXE MACHO E
FÊMEA COM BARRAS DE LIGAÇÃO:
Selante
0,6
1,2
0,4h
0,05h
0,1h
0,05h
hh
0,4h
Barra de
ligação
0,1h
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
70
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA LONGITUDINAL DE CONSTRUÇÃO DE ENCAIXE MACHO E
FÊMEA SEM BARRAS DE LIGAÇÃO:
Selante
0,6
1,2
0,4h
0,2h h
0,4h
0,1h
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
71
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
BARRAS DE LIGAÇÃO (Juntas Longitudinais):
As barras de ligação são dispostas transversalmente e ao longo da junta
longitudinal e servem para manter unidas as faixas de tráfego principalmente nas
curvas, bem como para assegurar a transferência das cargas na junta longitudinal.
Na figura abaixo mostra-se um exemplo de pavimento com duas faixas de tráfego
com problema de separação das faixas de tráfego.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
72
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
TIPOS DE JUNTAS TRANSVERSAIS:
•Junta de retração;
•Junta de retração com barras de transferência;e
•Juntas de construção.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
73
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA TRANSVERSAL DE RETRAÇÃO DE SEÇÃO
ENFRAQUECIDA SEM BARRA DE TRANSFERÊNCIA:
Detalhe A
h/4
h
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
74
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA TRANSVERSAL DE RETRAÇÃO DE SEÇÃO ENFRAQUECIDA
COM BARRA DE TRANSFERÊNCIA:
Detalhe A
h/4
0,5h
h
0,5h
0,5lb
0,5lb
Barra de transferência (com sua metade mais 2 cm pintada
e engraxada)
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
75
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
BARRAS DE TRANSFERÊNCIA:
São utilizadas ao longo das juntas transversais para transmitir as cargas de uma placa
para outra. As tensões e deflexões nas juntas transversais são muito menores quando
as cargas são transferidas para as duas placas, ao invés de em uma única placa.
A transmissão de cargas se realiza pelo conjunto de barras distribuídas ao longo da
junta transversal e a deflexão de um lado da junta é igual a do outro lado e se diz que a
eficiência da junta é de 100%, conforme figura abaixo:
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
76
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
2d ' x
Ε=
100 (%)
d+ d '
d = deslocamento vertical do lado carregado da junta;e
d’= idem, do lado descarregado da junta
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
77
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
EFICIÊNCIA (EjA) DA JUNTA TRANSVERSAL - Critério da AASHTO:
EjA=(Du/Dl)x100
Du=Deflexão próxima a junta no lado descarregado;e
Dl=Deflexão próxima a junta no lado carregado.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
78
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
CRITÉRIOS PARA ANÁLISE DA EFICIÊNCIA OU TRANSFERÊNCIA (TC)
DE CARGA:
Transferência de Carga (TC)
E ou EjA(%)
Completa
90 – 100
Parcial
21 – 89
Nula
0 – 20
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
79
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
BARRAS DE TRANSFERÊNCIA:
O uso de barras de transferência minimiza degraus entre as placas e o bombeamento, os
quais são considerados na determinação da espessura das placas no método de
dimensionamento da PCA.
O dimensionamento das barras de transferência é realizado segundo experiências da PCA
e são em função da espessura da placa, conforme recomendações a seguir:
Bitola, comprimento e espaçamento de
barras de transferência (aço CA-25) (Fonte: PCA)
Espessura da
Placa (cm)
Bitola
(Φ
Φ)
até 17,0
17,5 a 22,0
22,5 a 30,0
> 30,0
20
25
32
40
Comprimento Espaçamento
(mm)
(mm)
460
460
460
460
300
300
300
300
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
80
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA TRANSVERSAL DE CONSTRUÇÃO PLANEJADA DE TOPO COM
BARRA DE TRANSFERÊNCIA:
Detalhe A
h/2
h/2
Barra de transferência
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
81
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA TRANSVERSAL DE CONSTRUÇÃO DE EMERGÊNCIA:
0,6
1,2
Selante
0,4h
0,05h
0,1h
0,05h
h
0,4h
Barra de
ligação
2
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
82
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA TRANSVERSAL DE EXPANSÃO:
Material compreensível
h/2
h
h/2
Capuz de
material duro
Barra de transferência
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
83
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
JUNTA LATERAL DE EXPANSÃO:
Selante
1 a 2,5
1 a 2,5
Estrutura
h
isopor ou similar
OBS: cotas em cm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
84
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
SISTEMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CARGA:
1. DIMINUEM
Tensões e deformações nas placas de
concreto;
Pressões e consolidação na fundação;e
Manutenção.
2. AUMENTAM
Durabilidade;e
Conforto e segurança de rolamento.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
85
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
SISTEMAS ARTIFICIAIS DE MELHORIA
EFICIÊNCIA DE JUNTAS:
DA
•Placas curtas;
•Barras de transferência;e
•Sub-base estabilizada com cimento.
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
86
Análise de juntas nos pavimentos de
concreto (rígidos)
5
Selante
10
FF=5/10=0,5
0,25h
Corpo de apoio
OBS: cotas em mm
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
87
Análise de métodos de dimensionamento
nos pavimentos de concreto (rígidos)
MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
Portland Cement Association
PCA 1984
American Association of State Highway
and Transportation Officials
AASHTO 1993
AASHTO (suplemento 1998)
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
88
Análise de métodos de dimensionamento
nos pavimentos de concreto (rígidos)
FIM!
Muito obrigado pela
paciência!
Tópicos de projeto de pavimentos
asfáltico e de cimento Portland
89