Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis - Métodos e Critérios

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Objetiva definir as categorias de rodovias em função dos serviços prestados aos usuários expressos pelos seguintes parâmetros Segurança da rodovia boas condições de regularidade drenagem e aderência Regularidade dos serviços manutenção pode ocasionar interrupção do tráfego Conforto do usuário tratamento visual ruído e condições da superfície de rolamento O DIMENSIONAMENTO tem como objetivo calcular eou verificar espessuras e compatibilizar os materiais de forma que a vida útil corresponda a um certo número projetado de repetições de carga A vida útil de um pavimento é o período após o qual este atinge um grau inaceitável de deterioração quer sob o aspecto estrutural quer sob o aspecto funcional DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Para prever o desempenho de pavimentos necessitase de um grande número de simplificações O dimensionamento dos pavimentos pode ser abordado fundamentalmente através de 2 métodos MECANÍSTICOS consideram a análise das tensões e deformações em meios não perfeitamente elásticos solos e misturas asfálticas e comparam estas respostas da estrutura com critérios préestabelecidos para determinar as espessuras das camadas Na verdade não existe um método puramente mecanístico EMPÍRICOS se baseiam em experiências repetidas no campo Têm como melhor fundamento o método originado do trabalho de O J Porter antigo engenheiro do Departamento de Estradas de Rodagem da Califórnia Inicialmente conhecido como método Califórnia e posteriormente como do USACE Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos se baseia no ensaio CBR que foi o ponto de partida para a evolução da engenharia rodoviária mundial O método do DNIT para dimensionamento de pavimentos flexíveis também conhecido como do CBR Califórnia Bearing Ratio ainda é o de maior utilização nos projetos de engenharia rodoviária no país Foi desenvolvido pelo Engenheiro Murillo Lopes de Souza como adaptação de trabalho de Turnbull e Ahlvin de 1962 Foi adotado pelo DNER em 1966 quando sua utilização passou a fazer parte obrigatória dos escopos de serviços constantes dos Editais de Licitação para contratação de projetos de engenharia para implantação de rodovias Darous 2003 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS A determinação do CBR de uma amostra de solo se faz pela penetração de uma haste de seção transversal circular de área igual a 3 polegadas quadradas em uma amostra de solo compactada à umidade ótima e densidade máxima e embebida por 4 dias O Índice de Suporte Califórnia ISC ou CBR California Bearing Ratio para cada corpodeprova é o maior valor obtido pela razão em percentagem entre a pressão calculada ou corrigida para as penetrações de 01 e 02 polegadas e a pressão padrão para as mesmas penetrações consideradas como 69MPa e 1035 MPa respectivamente DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Ensaio CBR DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Método de Dimensionamento do DNER O método do DNIT é uma adaptação efetuada pelo Engo Murillo Lopes de Sousa em 1966 do método desenvolvido pelo USACE que utiliza algumas conclusões da pista experimental AASHO 1958 a 1960 As seguintes 4 etapas de trabalho fazem parte do dimensionamento de pavimentos flexíveis de acordo com o referido método 1 DEFINIÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE DO SUBLEITO Determinada através do CBR relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpodeprova de solo e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada O valor desta relação é dado em percentagem Ensaio introduzido por Porter em 1929 para o dimensionamento de pavimentos flexíveis sendo mais tarde adaptado pelo USACE para o projeto de aeroportos mantendose ainda hoje como um parâmetro de projeto bastante utilizado quando da adoção de procedimentos empíricos de projeto DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 2 DEFINIÇÃO DOS MATERIAIS As exigências para materiais de reforço do subleito subbase e base estabilizada são Reforço do subleito características geotécnicas superiores a do subleito CBR LL LP granulometria Subbase granulometricamente estabilizada CBR 20 IG 0 para qualquer tipo de tráfego Base estabilizada granulometricamente LL 25 IP 6 Expansão 05 Equivalente de areia 30 CBR 60 N 5 x 106 80 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 3 DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO É necessária a determinação do número equivalente de operações de eixo padrão N durante o período de projeto Nt 365 VMDa FE FC FR A versão de 1979 do método do DNER Murillo Lopes de Souza recomenda não se considerar mais o fator climático regional FR Admitese que ao se adotar o CBR embebido por 4 dias já está se considerando a pior situação Por outro lado várias pesquisas já mostraram que a variação sazonal do suporte do subleito no Brasil é muito pequena e a própria embebição pode ser questionada DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 4 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO DA PISTA DE ROLAMENTO E ACOSTAMENTOS Aos materiais constitutivos do pavimento são designados coeficientes de equivalência estrutural K tendo como base o valor 10 para base granular Materiais com maior rigidez base ou revestimento de concreto betuminoso são associados a maiores valores de K 20 para CBUQ Materiais com menor rigidez como subbase e reforço do subleito são associados a valores menores do que 10 neste caso 077 e 071 respectivamente DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Coeficientes Estruturais DNIT 2006 Componentes do Pavimento Coeficiente K Base ou revestimento de concreto betuminoso Base ou revestimento prémisturado a quente de graduação densa Base ou revestimento prémisturado a frio de graduação densa Base ou revestimento betuminoso por penetração 200 170 140 120 Camadas Granulares 100 Solocimento com resistência à compressão a 7 dias superior a 45 kgcm² Idem com resistência à compressão a 7 dias entre 45kgcm² e 28 kgcm² Idem com resistência à compressão a 7 dias entre 28 kgcm² e 21 kgcm² 170 140 120 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Existem dimensões mínimas para o revestimento betuminoso R considerando K 200 em função do número N de operações DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Espessura total de pavimento é dada em função do N e da capacidade de suporte CBR ou IS Índice de Suporte dado como a média do ISCBR CBR e o ISIG que é tabelado de acordo com o IG notando que IS ISCBR em termos de base granular K 100 Entrase com o valor de N na abscissa e traçasse uma reta vertical até atingir o valor de suporte em causa Ordenada correspondente é a espessura do pavimento necessária para proteger um material com o CBR utilizado A hipótese é de drenagem adequada e lençol subterrâneo rebaixado em relação ao greide DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Determinação da espessura mínima do pavimento HT 7767 x N00482 x CBR0598 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Dimensionamento do pavimento DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS OBSERVAÇÕES No caso de CBR inferior a 2 é recomendável fazerse substituição do material Espessura mínima para camada granular é de 15 cm Hm designa espessura total de pavimento para proteger um material com CBR ou ISm hn designa a espessura da camada do pavimento com CBR ou IS n Mesmo que o CBR ou IS da subbase seja 20 a espessura de pavimento necessária para protegêla é determinada como se o valor fosse 20 B espessura de base e R espessura de revestimento A espessura do acostamento está de antemão condicionada a pista de rolamento podendo ser feita uma redução na camada de revestimento R DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Determinase as espessuras Hm Hn e H20 R é determinada de acordo com as especificações de espessura mínima para o revestimento As espessuras B Hn e H20 são obtidas pela resolução das seguintes inequações Exemplo Dados Tráfego N 168 x 106 Subleito CBR 10 Subbase CBR 20 Base CBR 80 Dimensionar o pavimento considerando um revestimento betuminoso CBUQ considerar camada granular para as camadas de base e subbase DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Solução do exemplo N 168106 Sublito CBR 10 Subbase CBR 20 Base CBR 80 Revestimento CBUQ Base Granular Subbase Granular cálculo da base R kR B kB H20 R 5 cm kR 2 kB 1 H20 26 cm Substituindo 5 2 B 1 26 B 26 10 B 16 cm cálculo da subbase R kR B kB h20 kS Hm kS 1 Hm 39 cm Substituindo 5 2 16 1 h20 1 39 cm 10 16 h20 39 h20 13 cm h20 15 cm Conclusão Revestimento 5 cm Base 16 cm Subbase 15 cm