Pavimentação

Escola Superior de Tecnologia - UEA Curso: Engenharia Civil Disciplina: PAVIMENTAÇÃO PROF. RUBELMAR DE AZEVEDO FILHO, MSC MANAUS, JAN/2012 PAVIMENTAÇÃO • Dimensionamento de Pavimento O dimensionamento do pavimento consiste na determinação das espessuras das diversas camadas que são colocadas sobre o solo existente no subleito. Sua finalidade básica é a seleção dos materiais existentes, de modo a haver um perfeito aproveitamento dos mesmos. As pressões transmitidas pelas rodas dos veículos diminuem com o aumento da profundidade das camadas. Assim, os melhores materiais devem ser colocados próximo à superfície dos pavimentos, pois é aí que as pressões são máximas. O pavimento deve ser projetado de tal modo que cada camada seja capaz de receber, distribuir e transmitir as pressões, sem sofrer deformações apreciáveis. METODOS EMPIRICOS • “Método do Indice de Grupo”; • “Método do CBR” e suas derivações e o • “Método do Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos”. PAVIMENTAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA Os limites de peso bruto por eixo e por conjunto de eixos estabelecidos só prevalecem se todos os pneumáticos, de um mesmo conjunto de eixos, forem da mesma rodagem e calçarem rodas no mesmo diâmetro. • Considerar-se-ão eixos em tandem dois ou mais eixos que constituam um conjunto integral de suspensão, podendo qualquer deles ser ou não motriz. • Quando, em um conjunto de dois ou mais eixos, a distância entre os dois planos verticais paralelos, que contenham os centros das rodas for superior a 2,40m, cada eixo será considerado como se fosse distanciado. • Em qualquer par de eixos ou conjunto de três eixos em tandem, com quatro pneumáticos em cada, com os respectivos limites legais de 17 e 25,5t, a diferença de peso bruto total entre os eixos mais próximos não deverá exceder a 1,700kg. PAVIMENTAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA Tipo de eixo Limite legal Configuração (t por eixo) Simples - roda simples 6,0 t rodas comuns Simples - roda dupla 10,0 t rodas duplas Tandem duplo 17,0 t rodas geminadas Tandem triplo 25,5 t VUC. Caminhão Toco. Caminhão Trucado Trec. Tractor. Articulado Entro os eixos o máximo dilerencia rrum mmonado adjacente é 1,700kg PAVIMENTAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA • Características dos Veículos O figura 01 apresenta um exemplo de classificação segundo o grau de divisibilidade. Figura 01: Classificação de veículos de carga Veículo indivisível Veículo compõem ve e combinado: PAVIMENTAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA • Nomenclatura do Peso de Veículos Rodo-Ferroviários: • Peso útil: peso da carga; • Lotação (L): peso útil máximo; • Tara (T) ou Peso morto: peso do veículo sem carga, com tanque cheio e operadores a bordo; • Peso Bruto Total (PBT): peso útil + tara de um veículo unitário; • PBT máximo: lotação + tara; • Peso Bruto Total Combinado (PBTC): peso útil + soma das taras das unidades da combinação; • PBTC máximo: lotação + soma das taras. PAVIMENTAÇÃO 7 CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA Exemplo: Tara = Tn Camioneta Usina/e Unidade = 2E Trocado PBT = 2E Tara = 13T Locação = 2E Tremão + Reboque (Moura e Alliar) Tara = 15,8T Locação = 2E 1 S 3 AE PBTc gross = 44,3 Semi-reboque 25 Rv P 2E2V PAVIMENTAÇÃO 8 CLASSIFICAÇÃO DE VEÍCULOS DE CARGA Exemplo: Tara = 28T Locação = 43 2 Trotoneo PN/Tc = 54,6 1E 2E 3V Tara = 21 Locação = 34 PBTc = 37,9 B-treem Tara = 15T Locação = 4E 3-trem 26,1 PNT = 74 PAVIMENTAÇÃO 9 Parâmetros do tráfego Um dos fatores que influem no dimensionamento dos pavimentos flexíveis é o tráfego a que se submeterá determinada via durante sua vida útil de serviço. As cargas que incidem sobre a estrutura do pavimento ao longo de um período “P” para o qual é projetado o mesmo, são representadas pela ação do ciclo de carregamento e descarregamento em um determinado ponto fixo da superfície de rolamento quando da passagem das rodas dos veículos. O dano causado pela passagem de cada veículo é, usualmente, de pequena magnitude, mas o efeito acumulativo deste é que determina a resistência de vida à fadiga dos pavimentos. No Brasil, o fator preponderante que leva os pavimentos ao final de sua vida útil, de forma prematura, é este efeito acumulado. Neste método de dimensionamento, para efeito de projeto, o tráfego que transitará sobre determinado pavimento ao longo de sua vida útil de serviço é convertido em um número de operações/solicitações de um eixo rodoviário padrão. Este número de solicitações é conhecido como número “N”. PAVIMENTAÇÃO 10 Parâmetros do tráfego O eixo padrão rodoviário brasileiro é um eixo simples de rodas duplas e que transmite ao pavimento uma carga total de 8,2 toneladas (80 kN). Neste eixo a superfície de contato dos pneus com o pavimento é representada por uma área circular de 10,8 cm de raio e tensão de contato de 5,6 kgf/cm². O número “N” pode ser calculado pela seguinte expressão: N = 365 x VDM_m x P x FE x FEC x FR Onde: • N é o número equivalente de operações de eixo padrão durante o período de projeto escolhido; • VDM_m é o volume médio diário de tráfego no sentido mais solicitado, no ano médio do período de projeto; • P é o período de projeto ou vida útil em anos (usual de 10 a 20 anos); • FE é o fator de eixo do veículo; • FEC é o fator de equivalência de carga por eixo do veículo; • FR é o fator climático regional (fator de chuva). PAVIMENTAÇÃO 11 Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • É baseada no volume diário médio (VDM) de veículos, no ano médio do período de projeto, adicionando-se uma taxa de crescimento de tráfego; • Lembrando que VDM é o número de veículos que circulam em uma estrada durante um ano, dividido pelos dias do ano. • Taxa de crescimento: baseada no crescimento histórico do mesmo trecho ou região em estudo (quando falta dados, utilizar taxa de 5% ao ano). • Exemplo: para um período de projeto de 10 anos, considera o tráfego do 5º ano, com os acréscimos anuais. PAVIMENTAÇÃO 12 Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • Classificação do tráfego: • Tráfego leve: menos de 50 veículos comerciais por dia; • Tráfego médio: entre 50 e 300 veículos comerciais por dia; • Tráfego pesado: mais de 300 veículos comerciais por dia. PAVIMENTAÇÃO • Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • Fator de Equivalência de Operações • O tráfego rodoviário é bastante heterogêneo, apresentando variações relativas aos tipos de veículos e cargas transportadas. As variações das condições do tráfego refletem-se em dificuldades no dimensionamento de pavimentos. As dificuldades encontram-se na previsão da evolução do tráfego ao longo do tempo e na avaliação do poder de destruição, de modo comparativo, que exercem as várias cargas a diferentes níveis de repetição. PAVIMENTAÇÃO • Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • Fator de Equivalência de Operações • Os fatores de equivalência utilizados pelo método do DNER permitem a conversão de aplicações de diferentes solicitações em um número equivalente de aplicações do eixo padrão (8,2 tf). Para cada configuração de eixo real há uma conversão para eixo padrão. Tipos de Eixos Faixas de Cargas Equações (P em tf) Eixo simples 0 - 8 FEO = 2,078x10^(-4) x P^4,67 2 - 8 FEO = 1,832x10^(-4) x P^4,62 Eixo tandem duplo 0 - 11 FEO = 1,592x10^(-4) x P^4,71 2 - 11 FEO = 1,582x10^(-4) x P^4,63 Eixo tandem triplo 0 - 18 FEO = 0,639x10^(-4) x P^5,38 2 - 18 FEO = 1,329x10^(-4) x P^5,70 P = Peso bruto total sobre o eixo Tabela 01 - Expressões matemáticas para obtenção dos fatores de equivalência de operações, para diferentes PAVIMENTAÇÃO • Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • Fator de Equivalência de Operações Tipos de eixo Equações (P em tf) Simples de rodagens simples FEO = (P/7.77)^4.32 Simples de rodagem dupla FEO = (P/8.17)^4.32 Tandem duplo (rodagem dupla) FEO = (P/15.08)^4.34 Tandem triplo (rodagem dupla) FEO = (P/22.95)^4.29 P = Peso bruto total sobre o eixo • Tabela 02 - Expressões matemáticas para obtenção dos fatores de equivalência de operações, para diferentes tipos de eixos (AASHTO) PAVIMENTAÇÃO • Composição do tráfego para dimensionamento de um pavimento • Fator Climático Regional - FR Ou Fator de Chuva, as variações de umidade dos materiais do pavimento durante o ano afetam a capacidade de suporte. Para levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte desses materiais), o número equivalente de operações do eixo tomado como referência ou padrão. Esse parâmetro de tráfego deve ser multiplicado por um coeficiente (FR) que varia de 0,20, onde predominam baixos teores de umidade, até 5,00 ocasiões em que os materiais estão praticamente saturados. São sugeridos para o Brasil os seguintes fatores climáticos regionais, em função da altura média anual de chuva em mm: Tabela 03 - Fator Climático Regional - FR PAVIMENTAÇÃO • Cálculo do Número “N” CÁLCULO DO VOLUME MÉDIO DIÁRIO (p/2) VDM 5000 veíc/dia Taxa de crescimento anual - 1 8,00% Período de Projeto 10 anos VDM0 7837 veíc/dia VDM1 5682 veíc/dia Fator Climático Regional - FNR 1,0 unid CÁLCULO DO NÚMERO “N” N = 365 x VDMtm x P x F1 x (f1c x F2) Número Equivalente de Operações - “N” 1,815*107 unid PAVIMENTAÇÃO • Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis O método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER é um método empírico derivado do método CBR. Dimensionamento: compatibilizar carga com o suporte de carregamento do subleito. Carga: são dinâmicas — NÚMERO de passagens de eixos. Eixos: a passagem dos eixos provoca deformações, que são irrecuperáveis na vida útil do pavimento. A REPETIÇÃO das deformações leva à FADIGA e RUPTURA. Para cada veículo tipo (para cada eixo) calcula-se o fator de veículo (sendo o valor do veículo para um eixo padrão).