Dimensionamento de pavimentos flexíveis

Dimensionamento de pavimentos flexíveis

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

Alunos: Kennedy Glauber e Aline Magalhães

Dimensionamento do pavimento

  • Determinação das espessuras das camadas existente no subleito;

  • Seleção dos materiais existentes, promovendo maior aproveitamento;

  • As pressões transmitidas pelas rodas dos veículos diminuem com aumento da profundidade;

  • Melhores materiais devem ser colocados na superfície.

Métodos de dimensionamento

  • Eram essencialmente empíricos, baseados na experiência acumulada;

  • Método do Índice de grupo

  • Método do CBR

  • Método do Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos

  • Pista Experimental da AASHO

Algo relevante

  • É importante a garantia de uma drenagem eficiente nas pavimentos, tanto das águas superficiais, quanto da umidade presente no subleito devido a proximidade do lençol freático;

Método adotado no Brasil

  • Método de dimensionamento de pavimentos de aeroportos do Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos, conhecido como Método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER.

  • Introduzido no Brasil em 1962 aprimorado em 1966, foram incorporados conceitos derivados dos estudos da pista experimental da AASHO.

Método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER

  • Facilidade de aplicação;

  • Comprovada eficácia;

  • Maioria das estradas brasileiras tiveram seu pavimento concebido pelo método;

  • Grande resistência à ocorrência de deformações;

  • Fundamentos: conhecimento das propriedades do solo do subleito, propriedades geotécnicas, estimativa do tráfego que solicitará o pavimento.

Composição do pavimento flexível

Parâmetros do subleito

  • IG= índice de grupo, solos de boa qualidade IG=0;

  • IS= índice de suporte; IS= (ISig+IScbr)/2

  • ISig= Índice de suporte derivado de grupo, valores representados em tabela

  • Iscbr= índice de suporte derivado do ensaio de CBR

  • IS no máximo igual ao CBR

Parâmetros do subleito

  • Xmed-IS médio da amostra; Xmed= Σxi/n

  • S-desvio padrão da amostra s=(∑(xi-xmed)²)/(n-1))^0,5

  • Ismin=xmed-ks, xi=valores individuais de CBR, n=número de determinações; k =coeficiente de risco igual a k={(1,29/n^0,5)+0,68}

Parâmetros do reforço do subleito

  • IS OU CBR>CBR do subleito;

  • EXPANSÃO≤1%(medida com sobrecarga de 10lb).

Parâmetros da sub-base

  • IS OU CBR≥20;

  • IG = 0

  • Expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10lb).

Parâmetros da base

  • IS OU CBR≥80 (para N ≥5x10^6);

  • IS OU CBR≥60 (para N <5x10^6);

  • LIMITE DE LIQUIDEZ ≤ 25%;

  • Expansão ≤ 0,5% (medida com sobrecarga de 10lb).

  • Índice de plasticidade ≤ 6.

Dimensionamento pelo método do DNER

  • O método pode ser assim apresentado:

  • Subleito;

  • Tráfego;

  • Materiais das camadas.

1.0 Subleito

  • Adotar um índice de suporte (IS):

1.0 Subleito

  • Adotar um índice de suporte (IS):

2.0 Tráfego

  • N=Número equivalente de operações de um eixo tomado como padrão.

2.0 Tráfego

  • Cálculo de Vm Taxa de crescimento de tráfego.

  • Crescimento Linear:

2.0 Tráfego

  • Cálculo de Vm:

  • Crescimento Geométrico:

2.0 Tráfego

  • Fator de veículo “FV”

  • FV- transforma o tráfego real que solicita o pavimento durante o período de projeto, em um tráfego equivalente de eixos padrão no mesmo período.

  • FV=FE*FC

  • É necessário conhecer a COMPOSIÇÃO DE TRÁFEGO.

2.0 Tráfego

  • FE: Fator de Eixo- Coeficiente que, multiplicado pelo volume total de tráfego comercial que solicita o pavimento durante o período de projeto, fornece a estimativa do número de eixos que solicitam o pavimento no mesmo período.

  • É um fator que transforma o tráfego em número de veículos padrão no sentido dominante em número de passagens de eixos equivalentes. Para tanto, calcula-se o número de eixos dos tipos de veículos que passarão pela via.

2.0 Tráfego

A expressão correspondente seria:

2.0 Tráfego

  • FC: Fator de Carga- Coeficiente que, multiplicado pelo número de eixos que solicitam o pavimento durante o período de projeto, fornece o número equivalente de operações do eixo simples padrão.

2.0 Tráfego

  • No método, o veículo padrão adotado é o veículo americano de 18.000 libras por eixo simples de roda dupla – ESRD – ou seja, 9.000 libras como carga de roda.

  • Sendo o veículo padrão de 18.000 libras por eixo simples, ou seja, 8,172 8,2 tf por eixo simples, veículos com carga por eixo simples superior a 8,2 tf terão fator de equivalência de operações maior que a unidade; inversamente, veículos com carga por eixo simples inferior a 8,2 tf terão fator de equivalência menor que a unidade.

  • Multiplicando-se os valores do fator de equivalência pelo número de veículos por dia,com uma determinada carga por eixo, obtém-se a equivalência, para esse tipo de veículo, no período considerado, geralmente em veículos por dia. A soma desses produtos referentes a todos os veículos que trafegarão pela via dá a equivalência de operações entre esses dois tráfegos: o tráfego em termos de veículo padrão e tráfego real.

2.0 Tráfego

  • Os valores do fator de equivalência de operações:

2.0 Tráfego

  • Fator Climático Regional (FR) ou Fator de Chuva- as variações de umidade dos materiais do pavimento durante o ano afetam a capacidade de suporte.

  • Havendo falta de dados, podem-se adotar valores médios a serem estabelecidos por região.

  • Conseguimos então calcular N:

  • N=365*Vm*P*FC*FE*FR; sendo- FV=FC*FE;

3.0 Dimensionamento

3.0 Dimensionamento

  • Dispondo dos Índices Suporte, do subleito, do reforço do subleito e da sub-base, pode-se obter, através do ábaco de dimensionamento, em primeira aproximação, as espessuras necessárias, respectivamente, acima dessas camadas.

  • A simbologia a ser adotada é:

  • Subleito: IS = m; Reforço do subleito: IS = n e Sub-base: IS = 20.

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

  • Subleito: IS = m - Tráfego: N >>ábaco -- Hm

(Hm é a espessura total do pavimento para materiais de k = 1);

  • Reforço do Subleito: IS = n - Tráfego: N >> ábaco -- Hn

(Hn é a espessura necessária de pavimento acima do reforço, ou seja, sub-base + base + revestimento, para materiais de k = 1);

  • Sub-base: IS = 20 Tráfego: N ábaco H20

(H20 é a espessura necessária de pavimento acima da sub-base, ou seja, base + revestimento, para materiais de k = 1. O material de sub-base deve ter um índice Suporte ou CBR mínimo de 20).

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

  • Materiais das camadas – Coeficiente de equivalência estrutural-k

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

  • Materiais das camadas – Coeficiente de equivalência estrutural-k

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

  • Cálculo das espessuras das camadas

  • Monta-se então o sistema de inequações:

3.0 Dimensionamento-ÁBACO

  • Em função do número equivalente “N” de operações do eixo padrão, o tipo e espessura são dados conforme a tabela a seguir:

4.0 Exemplo de dimensionamento

  • Dimensionar o pavimento para uma estrada para a qual se prevê N = 10^3, já levado em conta FR, sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 2, e que se dispõe de material para reforço do subleito com IS = 12 e material para sub-base. Adotar concreto betuminoso como revestimento.

  • Dos ábacos e do problema, tira-se:

  • A espessura da base:

  • A espessura mínima de base e camadas inferiores, sempre que possível, é de 10 cm.

  • Então: B = 10 cm (base)

4.0 Exemplo de dimensionamento

  • Dimensionar o pavimento para uma estrada para a qual se prevê N = 103, já levado em conta FR, sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 2, e que se dispõe de material para reforço do subleito com IS = 12 e material para sub-base. Adotar concreto betuminoso como revestimento.

  • A espessura da sub-base

  • A espessura mínima de base e camadas inferiores, sempre que possível, é de 10 cm.

Então: h20 = 10cm (sub-base)

  • A espessura do reforço:

  • Espessura Final:

Aplicação-Exercício

  • 1.0 Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 10^6 (já incluído FR), sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 8 e o reforço do subleito um IS =10, dispõe-se de material para sub-base e base (adotar concreto betuminoso como revestimento).

  • 2.0 Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 4*10^6 (sem estar incluso o FR), sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 5 e o reforço do subleito um IS = 8, dispõe-se de material para sub-base e base (adotar revestimento e base de concreto betuminoso e altura média anual de chuva da região de 700mm).

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