anotaÇÕes de aula tt051 - pavimentaÇÃo · através de pequenas avaliações ou atividades...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
Setor de Tecnologia
Departamento de Transportes
ANOTAÇÕES DE AULA
TT051 - PAVIMENTAÇÃO
Profª Daniane Franciesca Vicentini
Curitiba, Agosto de 2019.
Pavimentação – TT051
Profª Daniane Franciesca Vicentini – Departamento de Transportes (Bloco V)
Email: [email protected]
Telefone: (41) 3361 3014
Apresentação da disciplina:
O conteúdo programático da disciplina baseia-se, em grande parte, na ementa, disponível no site. É uma disciplina densa (antigamente era ministrada em dois semestres e agora deve ser vista em somente um), exigindo muita dedicação por parte do aluno para seu efetivo aprendizado. Os principais objetivos desta disciplina são:
Conhecer os tipos e usos dos materiais que são utilizados na pavimentação rodoviária brasileira, propriedades, ensaios, aplicação e execução;
Noções sobre dosagem;
Apresentação de alguns métodos de dimensionamento de pavimentos.
Requisitos para aprovação na disciplina:
1. Frequência: OBRIGATÓRIA e dará acesso ao exame final (caso necessário). O aluno poderá ter no máximo 14 faltas (ou seja, 7 aulas), e é de seu interesse acompanhar seu estado. Atestados aceitos (porém, não abonam faltas, somente no caso de coincidir com o dia da avaliação, dará ao aluno direito de fazer a segunda chamada): B.O., compromisso intransferível representando a UFPR (representação discente, evento esportivo, congresso), outros conforme análise. Estágio não será aceito como motivo para faltas. O atestado/documento deverá ser apresentado em até três dias após a falta. A chamada será feita regularmente e poderá ser realizada a qualquer momento, durante o período da aula, a partir dos 15 min. iniciais e não será repetida. De qualquer forma, haja com respeito aos demais colegas, evitando chegar atrasado(a) ou provocando outros ruídos desnecessários e que perturbem a concentração de todos os presentes.
2. Avaliações: - 1º TE: prova (Módulo Materiais). Data: 30/09/2019. - 2º TE: prova (Módulo Dimensionamento). Data: 22/11/2019. - 2ª Chamada: Data: 29/11/2019. - Exame final: composta de uma parte teórica e questões práticas. EVITAR!!! As melhores chances para aprovação serão dadas no decorrer da disciplina. Dedique-se! Data a ser sugerida pela coordenação ou DAEP – a confirmar (prevista entre 09/12/2019 e 14/12/2019). Proposta: _09_/ 12_/ 2019.
3. Característica didático/pedagógica da disciplina:
Homogeneização: nesta disciplina, é importante que o conteúdo seja visto sequencialmente. Assim, a disciplina é homogeneizada em termos de conteúdo (cada professor ministra o mesmo conteúdo teórico-conceitual em sua turma) e há a possibilidade (a confirmar) de os professores realizarem a troca de turmas (o chamado “rodízio de professores”) para homogeneização mais plena e/ou cobrir alguma excepcionalidade.
Aulas presenciais expositivo-dialogadas (quadro e giz, apostila e o site do DTT contem alguns slides para complementar), com a participação ativa dos alunos. As avaliações da disciplina serão elaboradas de modo a favorecer os alunos mais assíduos e participativos. A participação em aula também poderá ser cobrada de forma indireta através de pequenas avaliações ou atividades surpresas (durante a aula ou como tarefa), sem prévio agendamento.
Material audiovisual será apresentado em sala de aula de forma a complementar o aprendizado do aluno e alguns conteúdos ficarão no site, tais como: questões de concursos, ENADE e outros para complementar a aula. Na prova poderão aparecer questões sobre o material do site! Site: http://quemmandoufazerengenharia.wordpress.com/ , na aba “Pavimentação”. Contém as seguintes facilidades: fundo preto p/ melhor visualização em meio digital, porém a impressão é realizada automaticamente com fundo branco. Facebook e twiter, email para receber automaticamente as atualizações, comentários e críticas (construtivas, serão muito bem vindas!).
Técnicas de Problem/Project Based Learning – PBL (aprendizado baseado em projetos ou problemas) serão utilizadas como recurso didático auxiliar para melhor assimilação dos conceitos e interação com a prática.
Oportunidade de realizar atividade prática (voluntária) no Laboratório Prof. Armando Martins Pereira (LAMP) na forma de projeto de dosagem de mistura asfáltica ou caracterização de ligantes com a supervisão da professora.
Visitas e palestras técnicas: LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________ LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________
4. Bibliografia recomendada:
- Apostila (slides) de Pavimentação – Prof. Mário H. F. Andrade.
- Notas de aula, Profª Daniane.
- Pavimentação Asfáltica. Formação básica para engenheiros – L. Bernucci, L. Motta, J. Ceratti e J. Soares. Programa Asfalto na Universidade – Proasfalto, Petrobrás e ABEDA
- Pavimentação asfáltica – materiais, projeto e restauração – J. Balbo. Oficina de Textos. 2007.
- Manual de Técnicas de Pavimentação – W. Senço. Volumes I e II. Editora Pini. 2ª. Edição. 2001.
- Principles of Pavement Design – E. J. Yoder, M. W. Witczac, 2nd. ed., Wiley. 1975.
- Mecânica dos pavimentos – J. Medina, L. Motta, 3ª ed., Ed. Interciência. 2015.
- Pavement Analysis and Design – Y. Huang, 2ª Ed. 2004.
- Manual de Pavimentação, 2006 – DNIT.
- Especificações de serviços e materiais do DNIT.
- Especificações de serviços e materiais do DER-PR.
- Site Pavement Interactive: https://www.pavementinteractive.org/
Grade para controle pessoal da frequência
Data da ausência Conteúdo pendente (em função da ausência) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Grade para controle pessoal em atividades de participação*
Data da atividade Atividade (1 pto. cada) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) *Obs.: pontuação máxima total de 05,00 pontos
Sumário
MÓDULO I – MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO Página
1. Introdução à pavimentação ............................................................................
(História, tendências e a realidade brasileira, pavimento como estrutura, tipos, outros aspectos, exemplos)
1
2. Estudo dos agregados ..................................................................................... (Introdução, classificação, produção, caracterização tecnológica, exemplos)
9
3. Estudo dos solos ............................................................................................. (Introdução, ensaios de caracterização mecânica, solos tropicais, classificação de solos, exemplos)
19
4. Estabilização de solos e agregados ................................................................ (Introdução, tipos de estabilização, exemplos de materiais usuais na pavimentação brasileira, exemplos)
29
5. Materiais betuminosos ................................................................................... (Introdução, tipos, classificação, exemplos de materiais usuais na pavimentação brasileira, comportamento visco-elástico, propriedades físicas do asfalto e principais ensaios, exemplos)
32
6. Bases e sub-bases ........................................................................................... (Introdução, especificações nacionais, exemplos)
41
7. Revestimentos ................................................................................................ (Introdução, tipos, execução, exemplos)
45
8. Dosagem de misturas asfálticas ..................................................................... (Introdução, tipos, execução, exemplos de aplicação)
50
Anexos (Módulo I) .........................................................................................
55
MÓDULO II – DIMENSIONAMENTO E RESTAURAÇÃO
1. Número N .......................................................................................................
62
2. Pavimentos Flexíveis – Método DNER e MeDiNa ........................................
74
3. Pavimentos Rígidos – Método PCA 1984 ......................................................
76
4. Avaliação e restauração de pavimentos ..........................................................
84
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
1
1. Introdução:
PAVIMENTO tem sua origem no latim “paviméntum”, cujo verbo “pavire” significa nivelar, aprisionar terra ou pedras para obter uma superfície que permita a passagem.
Segundo a NBR 7207/82, que define os termos técnicos em pavimentação, PAVIMENTO é a estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto a:
Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais do tráfego;
Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento;
Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade (conforto) e segurança.
1.1. História da pavimentação:
Ao observarmos a história da pavimentação, é inevitável falar da história e da evolução da própria humanidade.
Os primeiros registros são da época anterior a Cristo, com a invenção da roda. Os povos construíam caminhos para conquistar territórios, intercâmbio comercial, cultural, religioso, povoamento, urbanismo e desenvolvimento. Destacam-se os povos:
Egípcios (2600 a 2400 a.C.): para a construção das pirâmides, acredita-se que utilizavam uma espécie de “trenó” com lajotas de pedra justapostas que tinham o atrito facilitado (com água e musgos) para o transporte de cargas.
(de: http://www.egipto.com.br/segredos-piramides-egito/, em 04/08/14)
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
2
Romanos (≈ 300 a.C.): tecnicamente falando, possuíam um tipo de sistema avançado (sistema estrutural em camadas, dispositivos de drenagem). Suas estradas não só permanecem até os dias de hoje como os romanos tinham um controle, mapeamento e sinalização de suas vias por praticamente toda atual Europa, entre outros continentes.
Outras civilizações (a partir de 0 a.C.): na América Latina durante o período pré-colombiano, os caminhos Incas (para pedestres e lhamas) interligavam Colômbia, Peru, Chile e Argentina. Também se destacaram os franceses, que perceberam que as atividades comerciais estavam diretamente ligadas ao transporte (quanto maior a velocidade, mais benefícios econômicos). No Brasil, os primeiros registros surgem com os Portugueses.
China, Índia e Ásia (≈ 600 a.C.): pode-se mencionar como exemplo destes povos a Estrada da Seda, próxima ao deserto de Taklimakan, para atividades de comércio (de seda, ouro, marfim, etc.). Acredita-se que também foi utilizada para divulgar a religião budista.
Era pós-renascentista: a) Tressaguet (1716-1796):
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
3
b) Mac Adam (1756-1836) e Telford (1757-1834): Dentre suas contribuições, destaca-se: - Utilização do conceito de compactação e estabilização granulométrica; - Utilização, na última camada, de materiais mais finos (pedriscos, cascalhos e paralelepípedos); - Este tipo de pavimento/conceito é utilizado até hoje, porém, com o advento de veículos motorizados, ocorre a rápida deterioração.
Período moderno: neste período, importantes avanços científico/tecnológicos ocorreram e que influenciaram (e ainda têm influenciado) as características dos pavimentos atuais. Ex.: - invenção do automóvel e praticamente junto com ele, aparece o asfalto industrializado (produto do refinamento do petróleo) - mecânica dos solos - pavimentação - normas - pesquisas
Tendência: na atualidade, as exigências são cada vez maiores: - maior tráfego - maiores solicitações - maior velocidade - e, como se pode observar, a busca por materiais com qualidade superior, para utilização em espessuras de pavimento cada vez menores.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
4
1.2. A realidade brasileira:
Apesar de, na atualidade, as exigências serem cada vez maiores, no Brasil a situação está bem aquém da ideal.
Desde os anos 60, o governo vem investindo em pavimentos de rodovias. No entanto, é preciso mais investimentos. Por exemplo, nos E.U.A. mais de 96% das vias estão pavimentadas, enquanto que no Brasil somente algo mais de 50% de nossas rodovias estão pavimentadas, das quais 73% apresentam sinais de algum tipo de deterioração (desgaste, fissuras, remendo, afundamento, ondulações, buracos) ou encontram-se totalmente destruídas.
Estes dados são alarmantes, tendo em conta ainda que a matriz de transporte de carga brasileira é majoritariamente rodoviária (aproximadamente 61%), sendo responsável por boa parte da economia do país.
O Brasil está entre os países com pior avaliação da infraestrutura de transportes (Pesquisa CNT, 2012), ocupando a 25ª posição, dentre os piores em transporte.
No cenário internacional, a falta de investimentos em infraestrutura de transportes está tornando o Brasil um país menos competitivo, como pode ser observado na figura abaixo.
(de: Pesquisa CNT, 2012 - modificado)
O Paraná é o 5º colocado no “ranking” dos estados brasileiros, dentre os pavimentos considerados em ótimas condições (estando 54% do total nestas condições).
UniveProfª
1.3. O
Oenvolações
1.4. C
Onde
Reverolam
Base Podemcoesi
Sub-bbombestrut
ReforSL.
ersidade Fedª Daniane Fr
O pavimento
O pavimentolve um sistems a considera
Camadas (seç
FL
e:
estimento Amento suave e
(B): distribm ser granulva (solo-cim
base (SB): beamento dotural, ajudan
rço de SL (
deral do Parranciesca Vic
como estrut
o é uma esma de cama
ar).
ção típica):
LEXÍVEIS
Asfáltico (Re seguro, imp
bui e alivia lares (solo, s
mento, solo-ca
correção doo material dondo a controla
(Ref.): cama
aná/Engenhacentini
tura:
strutura de aadas, com um
RA): resiste permeabiliza
os esforçosolo-brita, brial, solo-asfal
o SL, complo SL para a bar o bombeam
ada complem
aria Civil – D
alta COMPLm número el
e distribuação. Formad
s, fornecendoita graduada,lto, macadam
lementa a fbase. Nos pamento, expan
mentar, de es
Departamen
LEXIDADElevado de va
i diretamendo por agreg
o suporte es, solo melhor
me asfáltico,
finalidade esavimentos rígnsão e a con
pessura cons
to de Transp Email: vic
E, pois seu ariáveis (dife
RÍGIDO
te os esforados e mater
strutural pararado com cimmistura asfá
strutural da gidos, tem ptração.
stante e qual
portes centini@ufp
dimensionamerentes mater
OS
rços, proporriais betumin
ra o revestimmento e/ou cáltica, etc.).
base e prevpouca contrib
lidade super
r.br
5
mento riais e
rciona nosos.
mento. cal) ou
vine o buição
rior ao
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
6
Sub-leito (SL): é o terreno de fundação. Pode necessitar regularização para corrigir falhas de terraplenagem e poder receber as demais camadas.
Concreto de Cimento Portland (CCP): desempenha o papel de base e revestimento ao mesmo tempo.
Veja no Anexo I exemplos de estruturas típicas de seções de pavimentos flexíveis.
1.5. Tipos (aspectos estruturais):
Existem, basicamente, dois tipos principais de pavimentos:
Aspecto estrutural
FLEXÍVEIS (ou pavimentos asfálticos)
RÍGIDOS (de CCP ou concreto-cimento)
Conformação Várias camadas, de diferentes materiais e comportamentos
Principalmente uma placa de concreto (armado ou não, ou protendido),
prever juntas
Distribuição das tensões
Os esforços se distribuem proporcionalmente à rigidez das
camadas
A placa de concreto absorve praticamente todas, ou boa parte das
tensões
Deformação Todas as camadas se deformam
de maneira significativa, em regime elástico (até certos limites)
Pouco deformável (pois é mais rígido)
Dimensionamento
A qualidade do subleito é importante: dimensionamento é comandado pela resistência do
subleito
A qualidade do subleito pouco interfere no comportamento estrutural: dimensionamento é comandado pelo
próprio pavimento
Distribuição dos deslocamentos () ou deflexões (sob
o revestimento asfáltico e placa
de concreto)
Existem ainda pavimentos que misturam ambos tipos (ou materiais de cada tipo), dando origem aos semi-rígidos (revestimento de camada asfáltica e base estabilizada quimicamente com cal e/ou cimento) ou compostos (combinações usando revestimento asfáltico e CCP, entre outros materiais.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
7
1.6. Outros aspectos:
FLEXÍVEIS RÍGIDOS
Aspecto táctil-visual
Economia
Poluição (aspecto ambiental)
Conforto
Segurança
Drenagem
Durabilidade
UniveProfª
EXER
1
2
ersidade Fedª Daniane Fr
RCÍCIOS:
) Elabore gRodoviasdados macenário n
2) Questão transversa
As camad
deral do Parranciesca Vic
gráficos atuas mais recentais antigos.
nacional e int
TRT – Anaal do pavime
das da seção
aná/Engenhacentini
alizados utilite ou outras Comente a
ternacional.
alista Judiciento da figur
transversal i
aria Civil – D
izando comofontes (consevolução da
iário espec. ra abaixo:
indicada são
Departamen
o fonte a revsideradas cona situação d
Eng. Civil
, respectivam
to de Transp Email: vic
vista digital nfiáveis), co
dos pavimen
(2012): C
mente:
portes centini@ufp
Pesquisa CNomparando contos brasileir
Considere a
r.br
8
NT de om os ros no
seção
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
9
2. Estudo dos Agregados:
2.1. Introdução:
O agregado mineral forma o esqueleto que suporta e transmite as cargas aplicadas, desempenhando então, importante função nas mistura asfálticas. O asfalto é o agente cimentante que une as partículas do agregado e as mantém em sua posição, a fim de poder transmitir a carga aplicada pelas rodas dos veículos às camadas inferiores.
Agregados são partículas minerais não-plásticas, geralmente inertes que, combinadas com outros tipos de materiais cimentados (ligantes, aglomerantes) podem formar as camadas que compõem o revestimento; ou ainda, de maneira isolada ou combinada, formar as camadas de B, SB ou Ref. Ex.:
__________________________________________________________________
Principais funções dos agregados em pavimentação:
Proporcionar a estabilidade mecânica dos revestimentos;
Resistir à abrasão superficial;
Suportar as tensões solicitantes do tráfego, transmitindo os esforços às camadas inferiores de forma atenuada.
2.2. Classificação dos agregados:
2.2.1. Quanto à natureza:
Natural: inclui todas as fontes de ocorrência natural e são obtidos por processos convenvionais de desmonte, escavação, britagem e dragagem de depósitos continentais, marinhos, estuários e rios. Ex: _________________________________________ _________________________________________________________________
Artificial: são resíduos de processos industriais. Ex.: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida, etc.
Reciclado: provenientes de reuso de materiais diversos. Em alguns países já é considerado como fonte principal de agregados. Ex.: borracha de pneu, pozolanas artificiais, resíduos de construção civil, etc.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
10
2.2.2. Quanto ao tamanho:
Graúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 2 mm. Ex.: brita, cascalho, seixo, etc.
Miúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 0,075 mm e menores que 2 mm. Ex.: areia, pó de pedra, etc.
Material de enchimento (fíler): material em que pelo menos 65% das partículas é menor que 0,075 mm. Ex.: cal hidratada, cimento Portland, etc. O material passante na peneira #200 vem sendo designado como “pó” a fim de distingui-lo do fíler.
OBS.: quanto ao tamanho dos agregados, cabe destacar ainda a seguinte definição, comumente utilizada em pavimentação: Tamanho máximo do agregado: é a menor abertura de malha de peneira pela qual passam 100% das partículas da amostra (terminologia adotada pela AASHTO, ASTM C125, Ceratti 2011, entre outros).
dos grãos
# 200 # 10
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
11
2.2.3. Quanto à distribuição dos grãos:
Geralmente é determinada por peneiramento, em função da quantidade de material que fica retida em cada peneira, que é expressa em porcentagem da massa total da amostra.
Os tamanhos são normatizados (DNER 035/95) mas, dependendo da especificação, somente alguns serão usados. A peneira de abertura 12,5 mm (não mencionada na norma) é muito utilizada em projetos de misturas asfálticas.
A norma DNER-ME 083/98 descreve o procedimento de análise por peneiramento.
Na pavimentação, as mais importantes graduações quanto à distribuição dos grãos são:
Densa (dense, well-graded): ou bem graduada, apresenta distribuição granulométrica contínua, próxima à densidade máxima.
Aberta (open graded): apresenta distribuição granulométrica contínua, mas com poucos finos (< #0,075 mm), resultando em maior volume de vazios.
Uniforme (uniformly graded): as partículas apresentam praticamente o mesmo tamanho.
Descontínua (gap-graded): ou em degrau, apresenta descontinuidade, ou seja, falta de alguma proporção (geralmente na faixa central das graduações, geralmente usada com asfalto-borracha).
Um material bem graduado deve obedecer à curva de Fuller e Thompson (1907): = 100 , onde:
D = diâmetro máximo do agregado;
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
12
d = abertura da peneira;
p = % passante na # “d”;
n = de 0,4 a 0,6 para graduação densa.
Ex.: Identifique as curvas abaixo quanto à distribuição dos grãos:
(Fonte: Pavimentação asfáltica – formação básica para engenheiros – Bernucci et al.)
UniveProfª
2.3. P
Para Partereduç
Os brcisalhequip
ersidade Fedª Daniane Fr
Produção dos
os agregado do material
ção dos tama
ritadores, dehamento e cpamento de b
FAS
Britagem
FAS
Britagem s
FAS
Britagem
FAS
Britagem q
deral do Parranciesca Vic
s agregados:
s naturais, as extraído não
anhos é esque
e um modo gcompressão. britagem a se
SE 1
primária
SE 2
secundária
SE 3
terciária
SE 4
uaternária
aná/Engenhacentini
s característio é aproveitáematizado a
geral, envolvO tipo de r
er usado.
___
___
___
___
___
___
___
___
aria Civil – D
icas mecânicável. Para a seguir:
vem quatro mrocha a ser
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
Departamen
as são determparte aprove
mecanismosprocessada
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
to de Transp Email: vic
minadas pelaeitável da roc
: impacto, deafetará a es
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
portes centini@ufp
a rocha de orcha, o proces
desgaste por scolha do ti
__________
__________
__________
__________
__________
__________
__________
__________
r.br
13
rigem. sso de
atrito, po de
____
____
____
____
____
____
____
____
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
14
2.4. Caracterização tecnológica dos agregados:
2.4.1. Graduação:
Cada aplicação definirá a distribuição granulométrica a ser usada.
2.4.2. Limpeza:
Deve-se evitar utilizar agregados que contenham um nível elevado de impurezas, tais como vegetação, argila, pó, etc. O ensaio de equivalente de areia (DNER-ME 054/97) quantifica a proporção de argila ou pó nas amostras de agregados miúdos.
Agita-se energicamente uma amostra de solo numa proveta contendo uma solução diluída. Após alguns minutos em repouso, determina-se a relação entre o volume de areia e o de finos que se separam da areia:
% = ℎℎ 100
(equivalente de areia)
Ex.: ___________________________________________________________________
2.4.3. Resistência à abrasão:
O objetivo do ensaio é medir a resistência do material à quebras, degradação e desintegração. Este ensaio é realizado com agregados graúdos e, quanto mais próximos da superfície do pavimento, maior deve ser sua resistência à abrasão.
Com esta finalidade, o ensaio conhecido como Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98 para pétreos e DNER-ME 222/94 para sintéticos), no qual uma amostra do material é colocada dentro de um cilindro com esferas de aço no seu interior, e o cilindro posto a girar. A perda de resistência é dada por: % = 100 ,
onde é a massa inicial (material retido na # 8) e é a massa final (material retido na # 12).
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
15
2.4.4. Forma dos agregados (DNER-ME 086/94 ou NBR 5564/2014):
Característica importante para avaliar indiretamente o contato entre grãos e a resistência ao cisalhamento.
A forma das partículas (agregados graúdos) é determinada pelo índice de forma (DNER-ME 086/94); usando uma placa de lamelaridade, onde: ≥ 0,5 (condição aceitável) = 0 (completamente lamelar) = 1 (completamente cúbico)
Alternativamente, pela NBR 5564/2014 (para lastro ferroviário) são medidas as dimensões do agregado com um paquímetro.
2.4.5. Absorção (DNER-ME 081/98):
Avalia a porosidade do agregado graúdo. É a relação entre a massa de água absorvida (após 24 h de imersão) e a massa inicial de material seco. % = 100 ,
onde é a massa do agregado úmido e é a massa do agregado seco em estufa.
2.4.6. Adesividade ao ligante asfáltico:
Quimicamente, o agregado (graúdo ou miúdo) prefere a água ao asfalto. A presença de água em uma mistura tende a promover seu acúmulo na interface agregado-ligante, resultando na separação entre o ligante e a superfície do agregado. Assim, agregados:
Ácidos ou eletronegativos são hidrofílicos, mais suscetíveis à ação da água. Ex.: granitos, gnaisses, quartzitos.
Básicos ou eletropositivos: são hidrofóbicos, menos suscetíveis à ação da água. Ex.: basaltos, calcários.
Diversos ensaios: DNER-ME 078/94, DNER-ME 079/94, Lottman Modificado, etc.
Pode-se adicionar algum produto a fim de melhorar a adesividade, como por exemplo: ______________________________________________________________________ .
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
16
2.4.7. Sanidade:
Este ensaio simula a degradação química dos agregados graúdos quando expostos às condições ambientais no pavimento (intemperismo). No ensaio (DNER-ME 089/94), a perda de massa resultante após atacar quimicamente o agregado não deverá superar 12%.
2.4.8. Densidade ou massa específica:
É a relação entre a massa e o volume do agregado. Dependendo da finalidade, pode-se ter:
a) Massa específica real: = ⁄
b) Massa específica aparente seca: = ⁄
c) Massa específica efetiva:
= ⁄
Onde é a massa seca do agregado, é o volume da parte sólida do agregado, é o volume
dos poros impermeáveis, é o volume de poros permeáveis, volume de poros
permeáveis que não são preenchidos pelo asfalto.
Ensaios: (DNER-ME 081/98 para graúdos e DNER-ME 084/95 para miúdos).
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
17
Determinação dos parâmetros:
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
18
EXERCÍCIOS:
1) Considere a seguinte graduação e defina qual o tamanho máximo do agregado:
Malha n°: % Passante:
3/4" 100 1/2" 92 3/8” 81
4 59 8 32
= _____________________.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
19
3. Estudo dos Solos:
3.1. Introdução:
Ao se considerar um determinado tipo de solo para compor parte da estrutura de um pavimento, uma série de estudos (preliminares e mais tarde definitivos) e ensaios deverão ser efetuados, a fim de se obter a caracterização física e mecânica do material. Deste modo, dependendo de suas características, o material poderá ser utilizado em Rev., B, SB, Ref. ou SL, necessitando ou não adequação ou ainda poderá ser desprezado.
A seguir são apresentados alguns dos ensaios de maior interesse em pavimentação.
3.2. Resiliência:
É a deformação elástica, recuperável de solos e misturas (asfálticas ou não) sob a ação de cargas dinâmicas. O módulo resiliente (MR) é obtido no ensaio triaxial dinâmico (que simula as condições de trabalho destes materiais). = , onde:
MR é o módulo resiliente (módulo elástico do ensaio triaxial de carga repetida);
é a tensão desvio, aplicada repetidamente;
é a deformação resiliente (correspondente a um número particular de repetição da tensão desvio).
Princípio do ensaio (por superposição de efeitos):
Confinamento: Tráfego: Soma:
UniversiProfª Da
Ensaio d
Onde:
Normati
3.3. Calif
Tradiciodimensiosomente da maior
Os mater
Deste mcom o dque fixamprotegê-
Sendo *que será
Deslo
(
idade Federaaniane Franc
de fadiga com
va de ensaio
ifornia Beari
onalmente, oonamento de de solos coria dos mater
riais são clas
modo, a resisdesempenho m espessuralo da ruptura
% = o material
á utilizada no
ocamento
(mm)
al do Paranáciesca Vicent
m carga semi
o: DNIT 134/
ing Ratio (CB
o Índice dee pavimentompactados (riais utilizado
ssificados (em
stência mecâdas estrutura
as mínimas pa. O ensaio éã ã em questão,
o projeto. As
á/Engenhariatini
i-senoidal (co
/2010-ME, er
BR – de Port
e Suporte Cos flexíveis.visando sua os na pavime
m porcentage≅ 100%≅ 0%ânica (ou capas, originand
para as camadé definido poá ,á ,
passante napressões do
a Civil – Dep
om controle
=
errata com co
rter, 1929):
Califórnia ( É muito uutilização n
entação (agre
em) em term⋮ .pacidade de do os Métoddas de modor:
a #3/4”, como ensaio são a
partamento d E
de carga):
orreção de va
(ISC, em putilizado par
nas camadas egados ou m
mos da resistê. ââsuporte) foi
os de Dimeno a limitar as
ã ∗ ãmpactado com
as necessária
N
de TransportEmail: vicen
alores de d.
ortuguês) éra estimar ado paviment
misturas).
ência obtida n
i relacionadansionamentos tensões que
. 100m massa espas para produ
N (ciclos)
é a base pa resistênciato), como tam
no ensaio, se
a (empiricamo CBR e o De chegam ao
0,1"
pecífica e umuzir penetraç
r
20
ara o a, não mbém
endo:
mente) DNER, o SL e
midade ção do
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
21
pistão nos valores de 2,54 mm e 5,08 mm, com os corpos-de-prova imersos, previamente, durante 4 dias.
Curva pressão-penetração:
Sendo o CBR adotado, o maior dentre os dois valores (CBR1 ou CBR2).
A expansão (e, em %) nos corpos de prova é determinada juntamente com o ensaio do CBR, após 4 dias submerso. É o aumento (em %) sofrido pelo corpo de prova, com relação às dimensões iniciais. Após seu valor ser determinado, pode-se realizar efetivamente o ensaio CBR (penetração).
Algumas considerações:
O ensaio CBR pode ser realizado tanto em campo quanto em laboratório e o MR pode ser obtido somente em laboratório (a fadiga). Para este último, há somente uns poucos laboratórios habilitados, dando margem à utilização de fórmulas de correlação.
De um mesmo ensaio saem dois parâmetros importantes: CBR(%) e e(%)!!!
A fim de se evitar deformação excessiva, estipulam-se valores admissíveis de expansão axial para as camadas: B: e ≤ 0,5% SB, Ref.: e ≤ 1% SL: e ≤ 2%
Cabe o bom senso e critério do engenheiro ao ensaiar amostras: procurar entender o fenômeno que o ensaio tenta reproduzir. Considerar o caso de alterar algumas condições do ensaio, por ex.: solo no sertão nordestino com probabilidade remota de chuva por 4 dias seguidos, ou subida do nível freático (talvez deveria se considerar realizar o ensaio sem imersão). Cabe ao engenheiro a decisão final, e seus atos deverão estar justificados (ainda mais quando não seguir as normas!).
pressão
(Kgf/cm2)
Penetração
(mm)
= 70100
= 105100
Onde:
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
22
Mais tarde veremos como obter o MR em campo (Viga Benkelman, FWD), na parte de restauração de pavimentos. O ensaio de cargas repetidas se aplica tanto a solos quanto a materiais de pavimentação. Normativa de ensaio: DNER-ME 049/94.
CBR das camadas:
(Fonte: Porter 1942, pavementinteractive.org)
UniversiProfª Da
3.4. Solo
Na décadem pavim(argila lobteve u
Geralme
r
c
Foram redo DER,
Em 1982como ba
3.5. Clas
3.5.1. Cl
Algumas
idade Federaaniane Franc
os Tropicais:
da de 50, permentação foiaterítica com
um desempen
ente:
Solos finos resistência.
Solos finos lcom água e
ealizados ma, um estudo s
2 Nogami e ase de pavim
ssificação de
lassificação M
s restrições p
al do Paranáciesca Vicent
rcebeu-se qui no estado dmpactada), pnho excelente
= plasticida
lateríticos = resistênci
ais estudos esobre pavime
Villibor proentos. Este p
e solos:
MCT:
para o uso de
á/Engenhariatini
ue estes solosde São Pauloprotegida poe (durante ce
ade, perme
plasticidada.
e em 1977 Uentos econôm
opuseram umprocedimento
este tipo de s
a Civil – Dep
Estes solosclima quenresultado alumínio, pou arenorelativamende água.
s apresentavao, como Ref. or todos os lerca de vinte
eabilidade,
de, permeab
Utiyama e oumicos utiliza
m critério paro é utilizado
olo (segundo
partamento d E
s surgem da nte com chda lixiviaçãprincipalmenosos) que nte elevada
am CBR elevde SL. Mais
lados por umanos).
deformabili
bilidade d
utros pesquisando este tipo
ra seleção deaté os dias d
o Nogami e V
de TransportEmail: vicen
evolução dehuvas moderão de minente. São solo
apresentae expansivid
vado, e sua ps tarde foi utma pintura b
idade, exp
deformabilida
sadores publo de solo.
estes solos a de hoje, como
Villibor, 199
e outros soloradas a interais de feos finos (argam plasticdade em pre
primeira aplitilizado comobetuminosa
pansão com á
ade, exp
licaram, na r
a fim de utilio se verá a se
95):
r
23
os em tensas, erro e gilosos cidade esença
icação o base e que
água e
pansão
revista
zá-los eguir.
UniversiProfª Da
N
P
M
P
h
o
A(
Instrução
idade Federaaniane Franc
N ≤ 5.106 so
Passar integr
Mini-CBR s
Perda de sup
hB ≥ 15 cm;
observar um
Aplicar imp(inclusive no
Alg
o normativa:
al do Paranáciesca Vicent
olicitações de
ralmente na p
em imersão ≥
porte (resistên
midade, comp
primadura/caos cortes late
gumas recom
: DNER-CLA
á/Engenhariatini
e eixo padrão
peneira de 2
≥ 40%
ncia) por ime
actação são m
amada impeerais)
endações con
A 259/96
a Civil – Dep
o;
mm de aber
ersão < 50%
muito impor
ermeabilizan
nstrutivas (s
partamento d E
rtura (DNIT 0
%;
rtantes!
te sobre o
egundo Nog
de TransportEmail: vicen
098/2007-ES
revestimen
ami e Villibo
S);
nto para pro
or, 1995):
r
24
oteger
UniversiProfª Da
3.5.2. Cl
Considercorretam
Classific3) e Silto
Plasticidpermane
LL e IP:
Índice depavimen=Onde:
idade Federaaniane Franc
lassificação s
ra parâmetromente os solo
ca os solos do-Argilosos (
dade: em solentes sem rup
são os limit
e Grupo (IGnto em função, , %
====
al do Paranáciesca Vicent
segundo a TR
os (granulomos brasileiros
de A-1 a A-7(finos, de A-
los finos ou ptura ou fissu
es de Atterbe
G): parâmetroo da classific #= %% 40%10%
á/Engenhariatini
RB (antiga H
metria, limite.
, dividindo-o-4 aA-7).
coesivos, éuramento) so
erg.
o que define cação (TRB)#200 , send
= 0,2#200 3#200 150 200 20
a Civil – Dep
HRB/AASHT
es de consist
os em dois g
é a propriedaob certas con
a capacidade).
do: = 0= 20,0055% 05% 00% 0%
partamento d E
TO):
ência e índic
grandes grup
ade de podendições de hu
e de suporte
→ 20 → 0,01 0 40% 0 40%
de TransportEmail: vicen
ce de grupo)
os: Granular
er ser moldaumidade.
do terreno d
) que não av
res (A-1, A-2
ados (deform
de fundação d
r
25
valiam
2 e A-
mações
de um
UniversiProfª Da
3.5.3. Cl
Baseia-s
idade Federaaniane Franc
lassificação s
se na identific
al do Paranáciesca Vicent
Clas
segundo o Si
cação dos so
á/Engenhariatini
ssificação TR
istema Unific
olos de acord
a Civil – Dep
RB (Fonte: M
cado de Clas
do com sua te
partamento d E
Manual de Pa
ssificação (SU
extura, granu
de TransportEmail: vicen
avimentação
UCS):
ulometria e p
o DNIT – IPR
plasticidade.
r
26
R 719)
UniversiProfª Da
3.5.4. Cl
A partir esta clasdeformab
P
Existem disciplin
idade Federaaniane Franc
lassificação s
de estudos cssificação perabilidade.
Para materia
ainda outrna.
al do Paranáciesca Vicent
segundo a Re
com base na rmite relacio
ais granulares
ros sistemas
á/Engenhariatini
esiliência:
mecânica doonar os solos
s:
=de classifi
a Civil – Dep
os pavimentos e materiais
icação, mas
partamento d E
os, realizadoquanto ao se
Onde as para os gr= .Os parâmparâmetroa partir carregameconfiname
/ /que não s
de TransportEmail: vicen
s por Pinto eeu comportam
retas que drupos A, B e
metros os de resiliên
do ensaento repetidoento .
fino
Ondsão
detedo e
repedesvque modgrupdada
erão objeto
e Preussler (1mento mecân
definem o mC, são dada
e sãncia determiaio triaxiao sob a tens
Para os (coesivos)
de , , os parâmetr
resilierminados a ensaio triax
carregametido sob a tvio e as
definemdelo para pos A, B e Cas por:
de estudo
r
27
1976), nico e
modelo s por:
ão os inados l de são de
solos :
e ros de iência, partir
ial de mento tensão retas
m o os
C, são
nesta
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
28
EXERCÍCIOS:
1) Calcular o índice de grupo (IG) e classificar os materiais quanto à classificação TRB, sendo dados:
a) LL = 67% %passante #200 = 85% LP = 31%
b) LL = 62% %passante #200 = 52% LP = 44%
c) LL = 34% %passante #200 = 28% LP = 26%
d) LL = NL IP = NP %passante #10 = 43% %passante #40 = 26% %passante #200 = 17%
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
29
4. Estabilização de solos e agregados:
4.1. Introdução:
Quando um material não atende aos requisitos técnicos (físico, químico ou mecânico) para sua utilização como camada de pavimento, pode-se tentar melhorar suas características deficientes antes de desprezá-lo. Este processo é conhecido como estabilização, e pode ser:
4.2. Tipos de estabilização:
4.2.1. Estabilização granulométrica:
Consiste no emprego de um ou mais materiais a fim de corrigir a curva granulométrica requerida. O processo para esta correção envolve muitas variáveis (resistência mecânica dos agregados, composição mineral, a própria distribuição granulométrica, propriedades do material e compactação).
Alguns procedimentos (para dosagem da estabilização):
a) Tentativa e erro: A partir da curva granulométrica disponível e da faixa granulométrica especificada, é feita uma primeira estimativa das porcentagens a serem usadas de cada material, baseando-se na experiência ou visualização gráfica da granulometria dos materiais disponíveis. O ponto de partida é identificar peneiras críticas.
b) Método algébrico: O projeto de misturas deve considerar o número de materiais a serem misturados e as tolerâncias das especificações a serem atendidas. Como as especificações são feitas para vários intervalos de diâmetro de grãos, e como esses intervalos são quase sempre em número superior ao número de materiais disponíveis para a mistura, o projeto de misturas recai na resolução de sistemas com mais equações do que incógnitas. Entretanto, trabalha-se com uma faixa de valores, de modo que o problema é resolvido algebricamente, “por partes”.
c) Método gráfico de Rothfucks: Consiste em calcular uma curva granulométrica média da especificação que se pretende utilizar e representá-la graficamente como uma diagonal de um retângulo. Realizam-se sucessivos ajustes de forma que a interseção das linhas utilizadas no ajuste forneçam as quantidades (em %) equivalente de cada material.
4.2.2. Estabilização química:
Consiste na melhoria das propriedades do solo, baseando-se em suas características físico-químicas. Exige um controle tecnológico maior. Materiais frequentemente utilizados:
a) Cimento: Principal função é aumentar a coesão e rigidez em relação ao material de origem, aumentando a resistência à compressão e à tração.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
30
b) Cal: Utiliza-se a cal com as mesmas finalidades que o cimento, porém apresenta um período muito maior de cura.
c) Asfalto: Confere um aumento da resistência à compressão e à tração, com relação ao material de origem.
4.3. Exemplos de materiais estabilizados:
Estabilização Granulométrica
- SEG - BGS - BC - Solo-brita - SAFL
Estabilização com asfalto:
- S. Bet. - M. Bet.
Estabilização com cimento: - BGTC - CCR - S. Cim.
Estabilização com cal: - S. Cal
Macadames:
- M. H. - M. S.
UniveProfª
EXER
1) Pa
a)
b) Tip
c) Pro
ersidade Fedª Daniane Fr
RCÍCIOS:
ara as curvas
á do agreg
po de materi
opor uma est
deral do Parranciesca Vic
granulométr
gado;
ial quanto ao
tabilização g
aná/Engenhacentini
ricas dos mat
tamanho e d
granulométric
aria Civil – D
teriais das cu
distribuição d
ca usando os
Departamen
urvas A e B a
dos grãos;
s materiais A
to de Transp Email: vic
abaixo, ident
A e B para um
portes centini@ufp
tificar:
ma curva con
r.br
31
ntínua.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
32
5. Materiais betuminosos:
5.1. Introdução:
Materiais betuminosos são substâncias (hidrocarbonetos, H – C) líquidas, inflamáveis, com alta viscosidade e coloração escura, com propriedades ligantes. Popularmente são conhecidas como “piche”.
Há registros históricos de que foram utilizados na Mesopotâmia, Roma, Grécia, entre outros; como impermeabilizante, combustível (_______________, ____________), etc.
Já o petróleo é um composto de natureza orgânica (hidrocarbonetos complexos), que é formado pela ação de bactérias anaeróbicas sobre os organismos do plâncton marinho e da ação combinada de pressão e temperatura.
A grande revolução do petróleo ocorreu com a invenção dos motores de combustão interna e a produção de automóveis em grande escala, que deram à gasolina uma utilidade mais nobre.
Atualmente a demanda por petróleo é muito grande, e as possibilidades de crises internacionais pela busca deste produto também.
UniveProfª
5.2. T
a
b
c
ersidade Fedª Daniane Fr
Tipos/classifi
a) Alcatrão:etc. Seu upoder cahomogen
b) Asfalto nsol e venetc.
c) Asfalto dviscoelásflexibilidenvelhecia partir dseguida, outra câmincremenas partícumodo há Para obtede algumpode ser e
Mat. Betum
deral do Parranciesca Vic
ficação:
produto da uso já é prat
ancerígeno, neidade. natural: óleo nto é destilad
de petróleo: ticas. Além
dade. Estão imento, em cda extração é aquecido a
mara (torre dntos de tempeulas se condum fracionam
er outros submas destas et
esquematiza
minosos
aná/Engenhacentini
queima ou dticamente exalém de ba
de petróleo do naturalme
é um produde ser imper
sujeitos àcontato com do petróleo
a aprox. 600de fracionameratura gradadensam, ficamento seletiv
bprodutos detapas, mas ddo da seguin
Asfalto
Natura
Asfalto d
Petróle
Alcatrã
aria Civil – D
destilação (rextinto na pavaixa qualidad
que aflora nente. Ex.: lag
uto da destilarmeável e poà oxidação o ar e a água
o bruto da ja0ºC. Uma pamento ou coativos. Ao alando retidasvo, dependen
e asfalto, o pde um modo nte forma:
o
al
de
eo
o
Departamen
efinamento) vimentação dde para uso
na superfíciegos de asfalt
ação do petrouco reativo,
lenta, levaa. O principaazida e tran
arte do produoluna de deslcançar as bas em um condo da aplica
processo é liggeral, o pro
to de Transp Email: vic
destrutiva dodesde que se o em pavim
e terrestre e to (Trinidad)
róleo, de pro une os agreando-o a ual processo dsporte para
uto “evaporastilação), ondandejas supermpartimentoação final do
geiramente docesso de ob
portes centini@ufp
o carvão, madeterminou
mentação e
que, pela açd), rochas e a
opriedades tegados e permum processde obtenção éuma câmara
a” e é condude é submetriores (mais o separado. o produto.
diferente ao btenção do a
r.br
33
adeira, o seu pouca
ção do areias,
termo-mite a so de é feito a. Em zida à tido a frias), Deste
longo asfalto
UniveProfª
ersidade Fedª Daniane Fr
c.1) Cimerefinamenos outrosPossui grnegra ouconsistêncomportaintemperifrágil. Alg
- enxofre
- nitrogên
- oxigênio
- hidrocar
- asfalten
- malteno
Este mateao intemp
Aplicaçõe
Mistuque
TrataSupe
MacaBetum
deral do Parranciesca Vic
ento Asfálticnto do petróls subprodutorande quantidu marrom encia sólida a amento reolismo se alterguns elemen
nio
o
rbonetos
os (entre 20
os
erial é bastanperismo que
es:
uras à ente
amento erficial
adame minoso
aná/Engenhacentini
co de Petróleleo cru (ou bos derivadosdade de betuescuro, sendsemi-sólida
lógico comra, perdendo ntos estão pre
e 30%)
nte suscetíveafeta as prop
- alifático
- aromátic
aria Civil – D
eo (CAP): é bruto). Este s de petróleume (hidrocado muito vem tempera
mplexo, depesuas proprie
esentes em su
el à oxidaçãopriedades do
os
cos
PMQ
AA (a
CBUQ
Departamen
o produto fomaterial é p
eo que são arbonetos nãviscoso, de atura ambienendente daedades iniciaua composiç
o (envelhecims _________
areia-asfalto)
Q
to de Transp Email: vic
ormado a papraticamente
utilizados eo voláteis pepropriedade
nte. Material temperatur
ais, tornando-ão, como:
mento), devid_____, com o
)
portes centini@ufp
artir do resída base para
em pavimenesados), coloes ligantes termoplástic
ra, que co-se mais visc
do principalo passar do t
r.br
34
duo do todos
ntação. oração
e de co, de om o coso e
mente empo.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
35
c.2) Asfalto Diluído (ADP): é obtido a partir do CAP e da adição e mistura de solventes. A vantagem em se utilizar este produto, é que, ao ser exposto às condições ambientais, os solventes se evaporam, restando somente o CAP. Por apresentarem menor viscosidade, podem ser aplicados em condições de baixas temperaturas (e, portanto, reduzindo a necessidade de aquecimento demorado). Podem ser de três tipos:
Cura rápida (CR): cujo solvente é a nafta
Cura média (CM): cujo solvente é a querosene
Cura lenta (CL): cujo solvente é óleo combustível (este tipo não é utilizado no Brasil)
Aplicações:
- Imprimação
- Utilizado como pintura de ligação e tratamentos superficiais
c.3) Emulsão Asfáltica (EMA): é produzida a partir do CAP ou ADP com a adição de água e agente emulsificante, separando a composição em duas fases:
Dispersa (com aproximadamente 55% de asfalto)
Dispersante (contendo água)
A ruptura é caracterizada pela mudança de cor:
As EMA’s podem ser:
De Ruptura Rápida (RR)
De Ruptura Média (RM)
De Ruptura Lenta (RL)
Lama Asfáltica (LA)
Aplicações:
- Utilização a frio e com agregados miúdos
- Estocagem
- Velocidade de ruptura depende do tipo e teor de emulsificante
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
36
c.4) Asfalto Modificado com Polímero (AMP): nestes materiais, são adicionados polímeros a fim de melhorar as propriedades em fadiga, bem como diminuir a deformação permanente, fissuras térmicas e ainda reciclar materiais da indústria. Ex.: SBS, SBR, EVA, borracha moída de pneus, etc.
5.3. Lei de comportamento visco-elástica:
Os asfaltos exibem deformação dependente do tempo. Seu modelo reológico é representado por um conjunto de molas e êmbolos dispostos em série (modelo de Maxwell), paralelo (modelo de Kelvin) ou vários destes modelos acionados simultaneamente (modelo generalizado/Maxwell generalizado):
Modelo de Maxwell Modelo de Kelvin Modelo generalizado/Maxwell
generalizado
Sugestões de uso para os ligantes betuminosos em pavimentação:
Serviço: Ligante Imprimação
CM-30, CM-70
Pintura de Ligação
RR-1C, RR-2C, RM-1C, RM-2C, RL-1C
Tratamento Superficial CAP-7, CAP-150/200, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1
Macadame Betuminoso CAP-7, CAP-85/100, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1
Pré-misturado a Frio
RM-2C, RM-1C, RM-2, RM-1, RL-1C, RL-1
Concreto Betuminoso Usinado a Quente, Pré-misturado a Quente e Areia Asfalto a Quente
CAP-30/45, CAP-50/70, CAP-85/100, CAP-20, CAP-40
Lama Asfáltica LA-1C, LA-2C, LA-1, LA-2, LA-E
Solo Betume RL-1C, LA-1C, LA-2C
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
37
5.4. Propriedades físicas do asfalto (principais ensaios):
As propriedades do asfalto variam muito conforme a temperatura e o tempo de aplicação de carga (comportamento viscoelástico), portanto os ensaios devem definir estas condições a fim de se obter parâmetros comparáveis. Alguns dos principais ensaios que devem ser realizados em asfaltos são apresentados a seguir:
5.4.1. Penetração:
Este ensaio avalia a consistência do asfalto em temperatura ambiente, que é definida pela profundidade (em mm/10) em que uma agulha-padrão penetra, verticalmente, uma amostra de CAP, durante 5 s.
Ex.: CAP 30/45
CAP 50/70
CAP 85/100
CAP 150/200
Normativa de ensaio: ABNT NBR 6576/98.
5.4.2. Viscosidade:
Este ensaio avalia a consistência do asfalto sob várias temperaturas (curva).
5.4.2.1. Viscosidade Absoluta (viscosímetro rotacional):
Permite obter a curva de viscosidade de uma mesma amostra. O ensaio avalia o tempo necessário para uma amostra fluir pela ação do vácuo. Unidade: 1 = 1 = 0,1 ⁄ . Ex.: CAP-7, CAP-20, CAP-40.
Normativa de ensaio: ABNT NBR 15184/2004.
UniveProfª
5.4.2
Forneem casfalt135ºC
Onde
Norm
5.4.3
Permatingibola.
Norm
ersidade Fedª Daniane Fr
.2. Viscosida
ece uma medcampo. É deto flua de umC e 60ºC ger
e: TE é a tem
TCAP é a t
TAG é a te
mativa de ens
. Ponto de am
mite obter (eindo uma de
mativa de en
deral do Parranciesca Vic
ade Saybolt-F
dida empíricefinida pelo m orifício atralmente).
mperatura de
temperatura d
emperatura d
saio: ABNT N
molecimento
empiricamenteterminada c
saio: ABNT
aná/Engenhacentini
FUROL:
ca da viscosidtempo (em
té encher um
espalhamen
de aquecime
de aquecimen
NBR 14950/
o:
te) a tempecondição de
NBR 6560/2
aria Civil – D
dade em CAsegundos,
m recipiente
nto da mistur
ento do CAP
nto dos agreg
/2003.
eratura na quescoamento
2000.
Departamen
AP’s e emulsdenomidadode 60 ml, n
a asfáltica
=gados.
ual o asfalto. Conhecido
to de Transp Email: vic
ões, que podSSF) neces
na temperatu
=
o amolece qo como o en
portes centini@ufp
de ser reprodssário para ura fixada (1
quando aqunsaio do ane
r.br
38
duzida que o
177ºC,
ecido, l e da
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
39
5.4.4. Ponto de fulgor:
Este ensaio visa a segurança durante o manuseio, transporte, estocagem e usinagem do asfalto. É a temperatura na qual os vapores do material se inflamam (geralmente a partir de 230ºC), por contato com uma chama padronizada, provocando um “lampejo” durante o ensaio.
Normativa de ensaio: ABNT NBR 11341/2004.
5.4.5. Outros ensaios:
Exemplos de outros ensaios: solubilidade (grau de pureza, teor de asfalto), durabilidade (efeito do calor e do ar), índice de suscetibilidade térmica (sensibilidade da consistência dos ligantes asfálticos à variação térmica), ductilidade, recuperação elástica, etc.
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
40
EXERCÍCIOS:
1) Em um laboratório de tecnologia em pavimentação foram realizados vários ensaios para caracterização deste material e avaliar seu potencial para compor uma mistura asfáltica. No ensaio de penetração de uma amostra de 100 g de ligante asfáltico foi ensaiada a temperatura constante de 25ºC. Foram obtidos os seguintes valores:
1ª Medição (0,1 mm) 2ª Medição (0,1 mm) 3ª Medição (0,1 mm) 48 49,5 52
Para esta amostra, calcule a penetração e, em função deste parâmetro, defina o tipo de material ensaiado:
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
41
6. Bases e Sub-bases:
6.1. Introdução:
Os materiais empregados em B e/ou SB frequentemente necessitam estabilização para sua utilização como camada em pavimentos. Sua principal função é resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego. As camadas podem ser então classificadas em:
a) Flexíveis: quando ocorre a estabilização granulométrica, com asfalto ou tipo macadame. b) Rígidas: quando ocorre a estabilização com cimento ou cal.
A estabilização de uma camada é necessária sempre que se deseja torna-la mais estável. De acordo à sua natureza e comportamento, os materiais podem ser:
Granulares e solos: cuja principal função é resistir aos esforços de compressão (C).
Materiais com adição de asfaltos: cuja principal função é aumentar a resistência à C e à tração (T), com relação ao material de origem.
Materiais com cal ou cimento: cuja principal função é aumentar a coesão e rigidez, resistência à T e à C, com relação ao material de origem.
6.2. Especificações dos materiais:
6.2.1. Camadas flexíveis:
Para sua utilização como B e SB, bem como nas demais camadas de pavimentos, os materiais deverão atender às especificações vigentes. Abaixo são apresentadas as principais exigências gerais, para pavimentos flexíveis (Fonte: DNIT IPR-719, 2006):
B - Composição granulométrica em faixas
específicas (de A a F), em função do tráfego;
- (%) Passante na #200 < 2/3 da (%) Passante
na #40;
- Perda LA do material retido na #10 ≤ 50%
- ≤ 25% (ou > 30%)
- ≤ 6% (ou > 30%)
- ≥ 80% > 5. 10660% ≤ 5. 106
- ≤ 0,5%
SB - = 0
- ≥ 20%
- ≤ 1%
Ref - >
- ≤ 1%
SL - ≥ 2%
- ≤ 2%
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
42
6.2.2. Camadas rígidas:
Neste caso, cada material tem sua especificação particularizada. Ex.:
a) Brita graduada tratada com cimento (BGTC): Nesta mistura, utiliza-se o mesmo material da BGS, porém com 3 a 5 % (em peso) de cimento e água. É dosada em usina e aplicada de preferência por vibroacabadora. Após compactação, deve-se executar uma pintura de ligação (com EMA) a fim de permitir a cura adequada da camada (7 dias, pelo menos). Ex. de normativa: DER/PR ES-P 16/05.
b) Solo-cimento e solo tratado com cimento: Nesta mistura, o solo deve atender a granulometria específica e o material dosado de preferência em usina. Ex. de normativa: DER/PR ES-P 11/05. Segundo esta especificação em particular, no ensaio à compressão simples aos sete dias, a mistura deverá ter:
Solo tratado (ou melhorado) com cimento: mistura onde utiliza-se até 3% (em massa) de cimento. Para SB deverá ter 1,2 ≤ ≤ 2,1 e para B 1,5 ≤≤ 2,1 .
Solo-cimento: mistura na qual emprega-se 5% ou mais de cimento. Para SB ou B deverá ter > 2,1 .
O processo de cura é similar ao da BGTC (pelo menos 7 dias, com a aplicação de emulsão).
c) Solo-cal: São utilizados com os mesmos objetivos do solo-cimento (enrijecimento, redução da plasticidade, redução da expansão), mas com um período maior de cura. O teor deve variar aproximadamente entre 4 a 10% em massa.
6.3. Execução:
Os procedimentos variam de acordo com os materiais que serão empregados, e para cada um destes, deve-se buscar as especificações que detalham os serviços relacionados. Nestas especificações, os equipamentos para execução e transporte são indicados, por ex.: caminhão, rolo-compressor, motoniveladora, grade de discos, caminhão-tanque, etc.
Os materiais poderão ser misturados no local ou previamente, em usina, já vindos prontos para a aplicação.
Após a compactação, pode ser necessária a regularização com a motoniveladora (em operação de corte somente).
Finalmente, caso seja necessário, pode-se aplicar a _________________________ .
Para maiores detalhes, tanto quanto às questões de especificações sobre os materiais e execução para os diversos tipos de camadas, consultar também as normas e especificações de serviço (por exemplo, as disponíveis em: http://www1.dnit.gov.br/normas/).
UniveProfª
EXER
1) Da
PassaLL = LP = e = 1CBR máx =
Avali
flexív
direto
2) Codetermseja p
PassaLL = LP = e = 0máx =
ersidade Fedª Daniane Fr
RCÍCIOS:
adas as propr
ante na #200 67% 31% ,2% = 5%
= 0,6 mm
ie a possibil
veis. Em qua
o, proponha u
onhecidas asmine se o mpossível, prop
ante na #200 34% 26% ,8% = 2 mm (#10
deral do Parranciesca Vic
riedades de u
= 85%
idade de se
ais camadas
uma alternat
s propriedadmesmo poderá
ponha as me
= 28%
0)
aná/Engenhacentini
um solo:
utilizar diret
sua aplicação
tiva.
des de um má ser utilizadedidas necess
aria Civil – D
tamente este
o direta seria
material, juntdo diretamensárias para su
Dados do m
Penetraç(mm)2,545,08
Departamen
e material co
a possível? C
tamente comnte em camadua aplicação:
material padr
ção )
Pres
to de Transp Email: vic
omo camada(
Caso não seja
m a curva prdas de pavim:
ronizado:
ssão padrão (Mpa) 6,90
10,35
portes centini@ufp
a(s) de pavim
a possível se
ressão-penetmentos e, cas
r.br
43
mentos
eu uso
tração, so não
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
44
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
45
7. Revestimentos:
7.1. Introdução:
Dentre as várias camadas que formam a estrutura de um pavimento, o revestimento é a que se destina a receber a carga dos veículos e a ação direta do clima. Portanto, de acordo com o tráfego previsto e o clima, deverá atender a vários requisitos técnicos como: ________________________________, ___________________________________________, ________________________________, __________________________________________, ________________________________, ________________________________________ e ________________________________.
7.2. Tipos:
7.2.1. Rígidos:
São placas de concreto, o que em realidade constitui o pavimento rígido, desempenhando o papel de Rev e B ao mesmo tempo. Ex.: concreto compactado com rolo (CCR), concreto vibrado (concreto simples, com barras de transferência, com armadura contínua ou descontínua, etc.).
7.2.2. Flexíveis:
Podem ser agrupados em duas outras categorias:
7.2.2.1. Para calçamento:
Conhecidos como pavimentos drenantes, pois assentados sobre uma base de solo ou areia (colchão drenante), permitem que a água da chuva escoe (com o projeto de drenagem adequado) para bueiros e galerias, evitando alagamentos. Ex.: alvenaria poliédrica, paralelepípedos, blockrets, blocos intertravados (“pavers”).
7.2.2.2. Flexíveis betuminosos:
São formados pela associação entre agregados e ligantes betuminosos. Os materiais mais adequados variam em função do tráfego.
Basicamente, poderão ser aplicados por meio de dois procedimentos distintos:
a) Por penetração: quando os ligantes asfálticos e agregados são aplicados diretamente na pista, sem mistura prévia.
UniveProfª
b
ersidade Fedª Daniane Fr
D
In - TSS - TSD - TST
b) Misturas:possuir as
deral do Parranciesca Vic
Direta:
nvertida ou T
S:
D:
T:
: quando os s seguintes p
aná/Engenhacentini
Tratamentos
materiais spropriedades:
Resi Resirecalq Resiintem Textincidê Evitahumi
aria Civil – D
Superficiais
são misturad:
stência a esf
stência à fleques
stência ao “mpérie e abra
tura que pência de chu
ar, tanto quaidade
Departamen
s (TS):
dos previame
forços vertica
exão, fadiga
“envelhecimasão dos agre
proporcione uvas
anto seja pos
to de Transp Email: vic
ente à comp
ais e de cisalh
a e acomoda
ento” (oxidaegados
a aderênc
ssível, a infil
portes centini@ufp
pactação. De
lhamento
ação a pequ
ação do liga
cia, mesmo
ltração de ág
r.br
46
everão
uenos
ante),
o na
gua e
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
47
A quente: são misturadas em usinas (fixas ou móveis) e aplicadas na pista, com temperatura variando entre 120ºC e 170ºC. Ex.: CA ou CBUQ (_______________________), CPA (________________________), SMA (____________________) e PMQ (__________________________________).
- CA ou CBUQ: mistura bem distribuída (com a adição de CAP), formando um material de elevada capacidade de suporte. É o mais utilizado em todo o mundo, e é a mais resistente dentre as demais.
- CPA: camada porosa de atrito, também conhecida como mistura asfáltica (ou concreto asfáltico) drenante. Aplicações: aeroportos (ex.: Santos Dumont), rodovias, etc. Principais vantagens: maior segurança, maior aderência pneu/pavimento, redução do efeito “spray”, ruído e aquaplanagem.
- SMA: “stone matrix asphalt”, com agregados de grãos de maiores dimensões preponderando sobre os de dimensões intermediárias. Aplicações: uso em pátio de portos, aeroportos, autódromos, etc. Vantagens: boa resistência à derrapagem, redução do “spray” e ruído, maior durabilidade, entre outros. Para tráfego pesado em geral.
- PMQ: pré-misturado a quente, que consiste em mistura de CAP e agregados, podendo ser empregado para regularização, camada de ligação, ou com adição de polímeros. Possui funções similares às da CPA, com alta porcentagem de vazios.
A frio: misturadas em usina (fixa ou móvel), porém usando EMA como ligante. - PMF: pré-misturado a frio, com granulometria de agregados que pode ser densa, semidensa ou aberta. A principal vantagem é que não é necessário aquecer agregados e ligantes. Seu uso geralmente é restrito a vias de baixo volume de tráfego.
De um modo geral, a escolha do tipo de Rev. Betuminoso flexível dependerá das características do tráfego. Recomendações gerais:
- Para tráfego leve:
< 5 Características: não aumentam de forma significativa a resistência da estrutura, e sua principal função é proteger as outras camadas do desgaste e impermeabilizar sem grandes custos (aspecto econômico).
- por penetração (TS)
- por mistura (PMF, CBUQ)
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
48
- Para tráfego pesado:
5 ≤ < 15 Características: contribuição significativa para a resistência mecânica e suporte.
7.3. Execução:
Logicamente, a execução do revestimento dependerá do tipo de material e aplicação. Por exemplo, na família dos Tratamentos Superficiais por penetração, temos:
Macadame betuminoso: após a B e imprimação, aplicar os agregados, material betuminoso e compactar. Equipamentos necessários: caminhão com agregados graúdos, motoniveladora, caminhão distribuidor de agregados e asfalto (ou com lança), rolo compactador (de pneus é desejável, para o revestimento).
Tratamentos Superficiais: se aplicam principalmente a pavimentos novos com tráfego leve a médio, acostamentos e conservação. Aplicar o ligante e em seguida os agregados (a superfície prévia deverá estar limpa, senão deve-se varrer para prepará-la). Equipamentos: caminhão distribuidor de asfalto, caminhão distribuidor de agregados e compactação com rolo. Repetir, no caso de tratamentos múltiplos. Aplicar em dias secos, com temperatura superior a 10ºC. Ligantes, conforme o caso, deverão ser aquecidos.
Capa selante por penetração: espalhamento de ligante betuminoso (com ou sem cobertura de agregado miúdo) para a selagem de um revestimento betuminoso. Espessura ≈ 5 mm.
“Antipó”: tratamento superficial primário por penetração, de baixo custo, para o controle de poeira de estradas de terra ou revestimento primário, por espalhamento do ligante betuminoso de baixa viscolidade (com ou sem cobertura de agregado miúdo).
7.4. Produção das misturas a quente:
A mistura entre agregados e o ligante é realizada em usinas e depois transportada (por caminhão) ao local da obra, onde é lançada por equipamento apropriado (vibroacabadora). Em seguida é compactada conforme especificação.
As usinas onde são produzidas podem ser:
- Descontínuas: chamadas também gravimétricas, produzem quantidades unitárias de misturas;
- Contínuas: produzem mistura de forma contínua. Ex.: drum-mixer.
Na etapa de produção estão envolvidas as operações de: estocagem, alimentação a frio e secagem dos agregados, aquecimento dos agregados para preparação da mistura, controle e
- por mistura (PMQ, CBUQ)
UniveProfª
coletdistr
EXER
1
ersidade Fedª Daniane Fr
ta de pó, aribuição e pe
RCÍCIOS:
) Completeapresenta
deral do Parranciesca Vic
limentação sagem das m
e o quadroados em aula
aná/Engenhacentini
e mistura dmisturas.
o-resumo ab.
aria Civil – D
do ligante c
baixo, com
Departamen
om os agre
os tipos d
to de Transp Email: vic
gados aquec
de revestime
portes centini@ufp
cidos, estoc
entos e mi
r.br
49
agem,
isturas
UniveProfª
8. Pro
8.1. I
A dosum teExistoutro
8.2. T
8.2.1
Concé utildema
Etapa
1) De
2) De
3) Es
4) Deanexo
ersidade Fedª Daniane Fr
ojeto de dosa
Introdução:
sagem de mieor ótimo detem vários mos, dependend
Tipos:
. Método Ma
cebido durantlizado para mais o processo
as:
eterminação
eterminação
scolha da faix
eterminação o).
deral do Parranciesca Vic
agem de mist
isturas asfálte ligante, a p
métodos: Hubdo do tipo de
arshall (DNE
te a 2ª Guerrmisturas asfáo é similar, c
da granulom
das massas e
xa granulomé
da mistura
aná/Engenhacentini
turas asfáltic
icas consistepartir de umabbard-Field, Te ligante emp
ER-ME 043/9
ra Mundial pálticas a quenconsiderando
metria dos agr
específicas re
étrica a ser u
de agregado
aria Civil – D
cas:
e na busca, aa determinadTriaxial de Spregado.
95):
para projetar nte (CAP +
o obviamente
regados;
eais dos agre
utilizada, com
os + fíler que
Departamen
través de proda faixa granSchmidt, Hve
pistas de aeragregados),
e as respectiv
egados;
mpatível com
e satisfaça a
to de Transp Email: vic
ocedimentos nulométrica peen, Marshal
ronaves militpara mistura
vas particular
m o objetivo d
a faixa deseja
portes centini@ufp
experimentapara os agregll, Superpave
tares. Este mas densas (pridades).
da mistura:
ada (exercíc
r.br
50
ais, de gados. e entre
método ara as
cio em
UniveProfª
5) Codeterm
6) Adde pr
7) Ape são
8) ReUsanteóric
9) ApMars(em m
10) C(ondeproje
ersidade Fedª Daniane Fr
om o liganteminação das
dotam-se 5 terova (3 para c
pós resfriamedeterminada
ealiza-se umndo os parâmca da mistura
pós a obtençhall (à compmm) para os
Com todos oe os teores dto.
deral do Parranciesca Vic
e, realiza-se es temperatura
eores de asfacada teor) e e
ento e desmoas, para cada
m ajuste commetros do itea (DMT).
ção dos parâpressão), onddistintos teo
os parâmetrode asfalto sã
aná/Engenhacentini
ensaio de visas de mistura
alto (T, T±0,ensaio.
oldagem dosa um as mass
m cada teor dem anterior e
metros volumde se obtêm
ores de mistu
os volumétricão representa
aria Civil – D
scosidade (aba e compacta
,5% e T±1%
s corpos de psas especifica
de asfalto e e os teores d
métricos, osos parâmetr
ura.
cos e mecânados no eixo
Departamen
bsoluta Brooação. Ex.:
%) para molda
prova, obtêma real, aparen
os percentuade asfalto, o
corpos de pros estabilida
nicos determo das absciss
to de Transp Email: vic
okfield ou Sa
agem de pelo
m-se as dimennte, seca, sub
ais dos agreobtém-se a d
prova são enade (em Kgf
minados, são sas) para def
portes centini@ufp
aybolt-Furol
o menos15 c
nsões dos mebmersa.
egados, ou sedensidade m
nsaiados na pf ou N) e flu
traçadas 6 cfinição do te
r.br
51
l) para
corpos
esmos
eja: . áxima
prensa uência
curvas eor de
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
52
11) Os gráficos devem ser comparados com os valores limites dados pelas especificações (ex. DNIT-ES 031/2004). Mediante análise, o procedimento para escolha do teor ótimo é variável, de acordo com o projetista (Pavimentação Asfáltica – Formação básica para Engenheiros – PROASFALTO diversos autores). Um procedimento poderia ser, por exemplo, analisar somente dois parâmetros (Vv e RBV).
UniveProfª
EXER
1) AdretidodosarCAP
P
Pen
Pol.
3/4”
1/2”
3/8”
# 4
# 10
# 40
# 80
#
ersidade Fedª Daniane Fr
RCÍCIOS:
dequar os ao), cuja comr a composiç50-70:
Porcentagens
Brita ¾” Brita 3/8” Pedrisco Areia = Fíler (cal
neiras Br
(mm) __
19,1 1
12,7 5
9,5 2
4,8 1
2,0 0
0,42 0
0,18 0
0,075 0
deral do Parranciesca Vic
agregados dimposição finação com um
s retidas indiv
= ” = + Pó =
hidratada) =
rita Brita
__% ___%
100 100
9,3 100
9,8 100
1,1 14,2
0,8 0,5
0,8 0,5
0,7 0,3
0,7 0,3
aná/Engenhacentini
sponíveis (inal deverá ateconcreto asf
viduais:
26% 20% 40%
13% = 1%
(% passa
a Pedrisco
% ___%
100
100
100
97,5
64,4
34,8
26,2
17,9
aria Civil – D
ndicados na ender à faixfáltico, consi
ante em cada
o + pó Are
% ___%
0 100
0 100
0 100
5 99
4 91,
8 26,
2 16,
9 0,8
Departamen
listagem abxa C do DNIiderando os t
a peneira)
eia Fíler
% ___%
0 100
0 100
0 100
9 100
9 100
2 100
0 97,0
8 89,0
to de Transp Email: vic
baixo, em teIT 031/2006teores de 4,5
Mistura
___%
portes centini@ufp
ermos de ma6-ES. Em seg5%, 5% e 5,5
Faixa C
Lim. L
100
80
70
44
22
8
4
2
r.br
53
aterial guida, 5% de
C
Lim.
100
100
90
72
50
26
16
10
Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]
54
ANEXO I Estruturas típicas de pavimentos asfálticos (Fonte: Pavimentação Asfáltica: formação básica
para engenheiros - PROASFALTO):
ANEXO II Comparativo entre métodos de classificação em obras viárias (Fonte: Pavimentação Asfáltica:
formação básica para engenheiros - PROASFALTO):
ANEXO III Ex. de tabelas da ANP contendo especificações de ligantes asfálticos (Fonte: Pavimentação
Asfáltica: formação básica para engenheiros - PROASFALTO):
MÓDULO 2 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS
31/07/2017
1
2. Módulo de Dimensionamento2.1. Solicitações (em Pav. Flex.)
Cálculo do número N
Profª Daniane Vicentini
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
- Carga das rodas dos veículos (dinâmicas, estáticas)- Qualidade dos materiais empregados nas camadas- Condições climáticas- Outros (drenagem, produtos em contato, temperatura, velocidade dos veículos, etc.)
No dimensionamento(ou reforço) depavimentos flexíveis,as diferentes ações sãocondensadas em umúnico parâmetrorepresentativo, chamado número N.
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
2
Principais ações a serem consideradas no dimensionamento:
31/07/2017
2
N = número de solicitações equivalentes às de um eixo rodoviário padrão (ESRD) de 8,2tf (80kN), para o período considerado de projeto.
, onde:
TDMA = Tráfego Diário Médio Anual (p/ o horizonte de projeto FV = Fator de veículosFR = Fator climático regional (adotado =1,0)FD = Fator direcional (Ex.: p/ pista simples, FD=50%)
N nos diz quantas repetições de carga-padrão o pavimento irá receber ao longo de sua vida útil.
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
N
N =365.TDMA.FV.FR.FD
3
- Na metodologia (DNER), somente veículos pesados (caminhões e ônibus) são considerados, de forma que a equação poderia ser reescrita como:
- Os dados do tráfego são obtidos através de contagens volumétricas classificatórias. O DNIT apresenta uma classificação para os veículos, de acordo com o número de eixos:
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
N =365.(TDMAON.FVON+TDMACM.FVCM).FR.FD
4
N X MNº eixos (unidades rebocadas)
Nº eixos (unidade tratora)
Tipo de veículo
FROTA CIRCULANTE:
Tipos:
• C – Simples (caminhões ou ônibus)• S – V. trator (cavalo mecânico) + semi-reboque
31/07/2017
3
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
5
Ex.:
(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
6
Ex.:
(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)
31/07/2017
4
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
7
Ex.:
(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
8
Ex.:
(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)
31/07/2017
5
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
9
Ex.:
(Fonte: Manual de Estudos de Tráfego, DNIT)
Ex. de eixos:
ESRS = ED (não em tandem) =
ESRD = ED (especial) =
TANDEM DUPLO =
TANDEM TRIPLO =
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
10
(Fonte: apostila Profª M. Pereira,UFPR)
A legislação brasileira permite uma tolerância na sobrecarga dos veículos de 7,5% em média.
31/07/2017
6
Fator de Veículo (FV): calculado a partir da pesagem de eixo simples e tandem, por categoria de veículo e sua freqüência. Para o cálculo do FV, os valores dos pesos de cada eixo devem ser convertidos em valores de eixo equivalente (FEO), conforme método da USACE ou AASHTO. Fator de Eixos (FE): nº de eixos (ou conjuntos) obtidos da contagem (composição do tráfego). Fator de Carga (FC): nº que, ao ser multiplicado pelo nº de eixos que operam, nos fornece o N.
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
11
FV = FE.FCOnde:
N =365.TDMA.FV.FR.FD
FEO (USACE):
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
12
ou:
(Fonte: apostila Profª J. Greco,UFMG)
31/07/2017
7
FEO(AASHTO):
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
13
(Fonte: apostila Profª J. Greco,UFMG)
FatorDirecional(FD):
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
14
(Fonte: apostila Profª M. Pereira,UFPR)
31/07/2017
8
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
15
(Fonte: apostila Profª M. Pereira,UFPR)
FatorDirecional(FD):
Fator Climático Regional (FR):
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
16
(Fonte: apostila Profª J. Greco,UFMG)
31/07/2017
9
Exercício:#01. Dada a contagem bidirecional anual de veículos comerciais abaixo, calcular o N previsto, considerando o fator de veículos representativo segundo o critério da metodologia AASHTO. Considerar que todos os veículos trafegam com a carga máxima legal, fator climático regional igual a 1 e pista simples, para um período de projeto de 10 anos e taxa de crescimento (linear) de veículos de 2% ao ano.
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
17
(Fonte: Notas de Tópicos Avançados de Pavimentação, Prof. D. Pereira)
Veículo Quantidade2C 88.0003C 112.0002S2 36.0002S3 104.0003S3 24.0002C2 4.0003C3 32.000Total 400.000
Resp.: Np = 7,65E+06
Tarefa:
#02. Recalcular o N utilizando os ábacos do método USACE para obter o fator de equivalência por eixo. Compare ambos os procedimentos.
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
18
Resp.: Np = 2,35E+07
31/07/2017
10
Bibliografia:
- Notas de aula de Engenharia de Tráfego, Profª Márcia Pereira, UFPR
- Notas de aula de Pavimentação, Prof. Djalma Pereira, UFPR
- Métodos de Projetos de Pavimentos Flexíveis, IPR 667 DNIT (1981)
- Manual de Estudos de Tráfego, IPR 723, DNIT (2006)
- Notas de aula de Construção de Estradas e Vias Urganas, Profª. Jisela Greco,
UFMG
Universidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Transportes
19
Exercício: Dada a contagem bidirecional anual de veículos comerciais abaixo, calcular o N previsto, considerando o fator de veículos representativo segundo o critério da metodologia AASHTO. Considerar que todos os veículos trafegam com a carga máxima legal, fator climático regional igual a 1 e pista simples, para um período de projeto de 10 anos e taxa de crescimento (linear) de veículos de 2% ao ano.
Veículo Quantidade
2C 88.000
3C 112.000
2S2 36.000
2S3 104.000
3S3 24.000
2C2 4.000
3C3 32.000
Total
Veículos Quantidade de eixos por veículo
RS RD TD TT
2C
3C
2S2
2S3
3S3
2C2
3C3
Eixo Limite Máximo Equação FEO
SRS (PSRS
/ 7,77)4,32
=
SRD (PSRD
/ 8,17)4,32
=
TD (PTD
/ 15,08)4,14
=
TT (PTT
/ 22,95)4,22
=
Veículos
Fatores de Veículo Individuais (FVi)
RS RD TD TT FVi
2C
3C
2S2
2S3
3S3
2C2
3C3
Veículo Qde. (%) FVi.(%)/100
2C
3C
2S2
2S3
3S3
2C2
3C3
Total
Ano TDMA Nano
Nacumulado
Base (0) 1096
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tabelas e ábacos para o dimensionamento pelo Método do DNER:
Espessura mínima de revestimento:
Coeficiente de equivalência estrutural:
Variáveis utilizadas no dimensionamento:
Espessura necessária para proteger a camada:
𝐻𝑡 = 77,67 𝑁0,0482𝐶𝐵𝑅−0,598 (ou ábaco)
PROJETO DE PAVIMENTOS
Ex. de seções de pavimentos em projetos rodoviários:
Duplicação da BR-408/PE (segmento 1, entrada PE-005 Acesso a São Lourenço):
(Fonte:Ministério dos Transportes e DNIT )
Seção transversal típica:
(Fonte: notas de aula Profª Gisela Greco)
Ten
são
equi
vale
nte
para
Pav
imen
toC
omA
cost
amen
tode
conc
reto
Ten
são
equi
vale
nte
para
Pav
imen
toS
emA
cost
amen
tode
conc
reto
Ten
são
equi
vale
nte
par
a P
avim
ento
Com
Aco
stam
ento
de
conc
reto
(E
ixo
Sim
ples
/Tan
dem
Dup
lo)
Ten
são
equi
vale
nte
par
a P
avim
ento
Sem
Aco
stam
ento
de
conc
reto
(E
ixo
Sim
ples
/Tan
dem
Dup
lo)
1
Ten
são
equ
ival
ente
par
a E
ixos
Tan
dem
Trip
lo
Fat
or d
e er
osão
par
a P
avim
ento
Sem
Aco
stam
ent
o de
con
cret
o
qp
p(P
avim
ento
Sem
/Co
m A
cost
amen
to d
e co
ncre
to)
p (Eix
o S
impl
es/T
ande
m D
uplo
)
2
Fat
or d
e er
osão
par
a P
avim
ento
Com
Aco
stam
ent
o de
con
cret
o
Fat
or d
e er
osão
par
a E
ixo
Tan
dem
Trip
lo
(Eix
o S
impl
es/T
ande
m D
uplo
) (P
avim
ento
Sem
/Co
m A
cost
amen
to d
e co
ncre
to)
3
4
Ábaco: Análise de fadiga (número de repetições admissíveis em função do fator de fadiga, com ou sem acostamento de concreto)
5
Ábaco: Análise de erosão (número de repetições admissíveis em função do fator de erosão, sem acostamento de concreto)
6
Ábaco: Análise de erosão (número de repetições admissíveis em função do fator de erosão, com acostamento de concreto)
Espessura-tentativa (cm): 25 ComKSL/SB (MPa/m)= 100 Semfctk,28 (MPa)= 4,8 20 anosFator de segurança de cargas, FS = 1,2
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
(8). Tensão equivalente: 1,14(9). Fator de fadiga: 0,238(10). Fator de erosão:
< 5 6,0 3.270.843 1,00E+30 0,0 #DIV/0!5 a 6 7,2 203.804 1,00E+30 0,0 #DIV/0!6 a 7 8,4 290.488 1,00E+30 0,0 #DIV/0!7 a 8 9,6 238.118 1,00E+30 0,0 #DIV/0!8 a 9 10,8 242.715 1,00E+30 0,0 #DIV/0!
9 a 10 12,0 310.404 1,00E+30 0,0 #DIV/0!10 a 11 13,2 282.267 1,00E+30 0,0 #DIV/0!11 a 12 14,4 242.438 1,00E+30 0,0 #DIV/0!12 a 13 15,6 206.645 1,00E+30 0,0 #DIV/0!13 a 14 16,8 65.889 1,00E+07 0,7 #DIV/0!14 a 15 18,0 39.296 3,80E+05 10,3 #DIV/0!15 a 16 19,2 5.565 1,60E+05 3,5 #DIV/0!
(11). Tensão equivalente: 0,99(12). Fator de fadiga: 0,206(13). Fator de erosão:
< 13 15,6 182.532 1,00E+30 0,0 #DIV/0!13 a 14 16,8 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!14 a 15 18,0 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!15 a 16 19,2 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!16 a 17 20,4 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!17 a 18 21,6 30.051 1,00E+30 0,0 #DIV/0!18 a 19 22,8 23.373 1,00E+30 0,0 #DIV/0!19 a 20 24,0 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!20 a 21 25,2 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!21 a 22 26,4 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!22 a 23 27,6 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!23 a 24 28,8 5.565 1,00E+30 0,0 #DIV/0!
(14). Tensão equivalente: 0,73(15). Fator de fadiga: 0,152(16). Fator de erosão:
< 24 9,6 30.051 1,00E+30 0,0 #DIV/0!24 a 26 10,4 17.808 1,00E+30 0,0 #DIV/0!26 a 28 11,2 12.243 1,00E+30 0,0 #DIV/0!28 a 30 12,0 18.921 1,00E+30 0,0 #DIV/0!
TOTAL = 14,48% TOTAL = #DIV/0!
Eixos Simples
Eixos Tandem Duplo
Eixos Tandem Triplo
Ex.#01: A partir do tráfego estimado para um período de 20 anos para a via (obtido por contagem classificatória em
posto de pedágio), verificar se uma placa de concreto de 25 cm de espessura atenderia às normativas vigentes para
pavimento. Caso contrário, indicar o que deverá ser feito para que possa atender às normas.
Juntas com ou sem BT?Com ou sem acostamento de concreto?
Período de projeto:
Cargas por eixo (tf) Cargas por eixo * FS
Nº repetições previstas
ANÁLISE DE FADIGA ANÁLISE DE EROSÃO
Nº repetições admissíveis
Consumo de dano por
fadigaCDF (%)
Nº repetições admissíveis
Consumo de dano por erosão
CDE (%)
FORMULÁRIO:
DNIT 006/2003-PRO (IGG):
0 a 20 Ótimo
20 a 40 Bom
40 a 80 Regular
80 a 160 Ruim
> 160 Péssimo
Definição da deflexão admissível:
log Dadm = 3,01 - 0,176 log N
Cálculo da espessura do reforço em CBUQ:
hCBUQ = 40 log (Dp / Dadm)
Método DNER/CBR:
H = 77,67 N0,0482 CBR-0,598
Coeficientes de equivalência estrutural:
Critérios para avaliação estrutural:
K = H / h