Baixe abaco - determ esp e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
1. OBJETIVO
O objetivo deste documento È apresentar o procedimento para o dimensionamento de pavimentos flexÌveis de vias urbanas do MunicÌpio de S„o Paulo, submetidas a tr·fego meio pesado, pesado, muito pesado e faixa exclusiva de Ùnibus.
2. ESTUDO GEOTÉCNICO DO SUBLEITO
Os serviÁos geolÛgico-geotÈcnicos para caracterizaÁ„o do subleito dever„o respeitar a InstruÁ„o de Projeto IP ñ 01- InstruÁ„o GeotÈcnica da SIURB/PMSP.
3. TRÁFEGO
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO TRÁFEGO
As vias urbanas a serem pavimentadas ser„o classificadas de acordo com a InstruÁ„o de Projeto IP-02 ClassificaÁ„o das Vias da SIURB/PMSP. O Quadro 5.1 resume os principais par‚metros da classificaÁ„o das vias obtidas da referida instruÁ„o. Quadro 5. Classificação das vias VOLUME INICIAL DA FUNÇÃO FAIXA MAIS CARREGADO PREDOMINANTE
TRÁFEGO PREVISTO
VIDA DE PROJETOS (ANOS)
VEICULO LEVE
CAMINHOES E ÔNIBUS
EQUIVALENTE POR VEICULO COMERCIAL
N N característico 1.501 101 1,4 x 10 6 PesadoMeio 10 a^ a^ 2.30^ a^ 2 x 10^6 5.000 300 3,1 x 10 6 5.001 301 1.0 x 10 7 Pesado 12 a a 5.90 a 2 x 10 7 10.000 1.000 1,4 x 10 6 1.001 3.3 x 10 7 12 > 10.000 a 5.90 a 5 x10 7
Vias Coletoras e Estruturais Muito Pesado 2.000^ 1,4 x 10^6 Volume - - MÈdio
12 < 500 3 x 10 6 10 7 Faixa Exclusiva de - - ‘nibus Volume Elevado
12 > 500 5 x 10 7 5 x 10 7
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
3.2 CARGA LEGAL
No presente mÈtodo de dimensionamento foi considerada a carga m·xima legal no Brasil que È de 10 toneladas por eixo simples de rodagem dupla (100 kN/ESRD).
4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O SUBLEITO
A fim de orientar o projeto do pavimento, s„o apresentadas algumas consideraÁıes sobre o subleito:
- A espessura do pavimento a ser construÌdo sobre o subleito ser· calculada de acordo com o presente procedimento, em funÁ„o do suporte (CBR ou Mini-CBR) representativo de suas camadas, conforme demonstrado na InstruÁ„o de Projeto IP-01 ñ InstruÁ„o GeotÈcnica.
- Nos casos em que as sondagens indicarem a necessidade de substituiÁ„o do subleito (solos moles, org‚nicos ou turfosos), dever· ser considerado o valor do suporte do solo de emprÈstimo.
- Na determinaÁ„o do suporte do subleito, dever· ser empregado o Ensaio Normal de CompactaÁ„o de Solos (ME-7 da SIURB/PMSP) e a moldagem dos corpos de prova dever· ser feita com a energia de compactaÁ„o correspondente.
- No caso de vias j· dotadas de guias e sarjetas, reforÁos de pavimentos antigos ou de aproveitamento do leito existente, a determinaÁ„o do Ìndice de suporte do material ( CBR subl ou Mini-CBR subl ), poder· ser realizada ìin situî, conforme mÈtodos ME-47 ou ME-56, ou ainda pela determinaÁ„o expedita do mini-CBR por penetraÁ„o din‚mica (ME-55 da SIURB/PMSP).
- No caso de suporte CBR > 2% e de expans„o ≥ 2%, dever· ser determinada em laboratÛrio a sobrecarga necess·ria para que o solo apresente expans„o < 2%. O peso prÛprio do pavimento projetado dever· transmitir para o subleito uma press„o igual ou maior ‡ determinada pelo ensaio. Portanto, a espessura da estrutura do pavimento deve ser tal que leve o pavimento a apresentar o peso superior ao peso determinado no ensaio.
- O projetista poder· utilizar outros critÈrios e soluÁıes, desde que devidamente justificados e aceitos pela SIURB/PMSP.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
Figura 5. Ábaco para determinação da espessura total básica do pavimento
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+ Número de repetições de carga
Espessura equivalente (cm
(^) 20 15 12 10 8 67 5 4 3
2
VALORES TABELADOS
CBR PESADOMEIO PESADO PESADOMUITO CORREDORM…DIO CORREDORPESADO
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
5.2.1 Tipo e Espessura da Camada de Rolamento
A fixaÁ„o da espessura mÌnima a adotar para os revestimentos asf·lticos È um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodovi·ria, quer se trate de proteger a camada de base dos esforÁos impostos e do tr·fego, quer se trate de evitar a ruptura por fadiga do prÛprio revestimento por esforÁos repetidos de traÁ„o na flex„o. As espessuras recomendadas no Quadro 5.2 visam, especialmente, proteger as bases de comportamento puramente granular, com base em um perÌodo de projeto P = 10 anos (as vias com P=12 anos devem ter as espessuras mÌnimas adaptadas).
Quadro 5.
Espessuras mínimas recomendadas
N TRÁFEGO ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO
ASFÁLTICO
2 x 10 6 ≤^ N < 5 x 10^6 Meio pesado^ Concreto asf·ltico com 5,0 cm de espessura 5 x 10 6 ≤^ N < 10^7 ----^ Concreto asf·ltico com 7,5 cm de espessura 107 ≤^ N < 5 x 10^7 Pesado^ Concreto asf·ltico com 10,0 cm de espessura N ≥^ 5 x 10 7 Muito pesado^ Concreto asf·ltico com 12,5 cm de espessura (∗)
Faixa Exclusiva de ‘nibus Adotar no mÌnimo 10,0 cm de concreto asf·ltico
∗O CAUQ modificado por polÌmero dever· ser cotejado pelo projetista como alternativa neste caso, mantendo-se os requisitos estabelecidos quanto ‡ espessura mÌnima.
5.2.2 Espessuras das demais camadas
Uma vez determinada a espessura total do pavimento (H (^) SL), em termos de material granular, e fixada a do revestimento (R), procede-se ao dimensionamento das espessuras das demais camadas, ou seja, da base, sub-base e do reforÁo do subleito, levando em conta os materiais disponÌveis para cada uma delas, seus coeficientes de equivalÍncia estrutural e suas capacidades de suporte, traduzidas pelos respectivos CBR ou Mini-CBR. As espessuras da base (B), sub-base (hSB) e do reforÁo do subleito (hREF) s„o obtidas pela resoluÁ„o sucessiva das seguintes inequaÁıes:
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
5.3 MATERIAIS E ESPESSURAS MÍNIMAS RECOMENDADAS
a) Espessuras Mínimas
O Quadro 5.2 indica as espessuras mÌnimas e o tipo de material que dever„o ser utilizados nas camadas de base e sub-base.
Quadro 5. Espessuras recomendadas e tipo de material BASE SUB-BASE TRÁFEGO N (^) MATERIAL ESPESSURA MÍNIMA (cm)
MATERIAL ESPESSURA
MÍNIMA (cm) Granular^ 15,
Meio Pesado 2 x 10 (^6) Granular Tratado com Cimento
Granular 10,
Pesado 2 x 10 7 Granular Tratado com Cimento 15.0^ Granular^ 10. Muito Pesado 5 x 10 7
Granular Tratado com Cimento
20,0 Granular 10,
Faixa Exclusiva Granular^ 15. De ‘nibus Volume MÈdio
(^10 7) Granular Tratado com Cimento 15,
Granular 10,
Faixa Exclusiva de ‘nibus Volume Pesado
5 x 10 7 Granular Tratado com Cimento
20,0 Granular 10,
Notas: (1) Para "N"< 9 x 10 6 , poder· ser usada base granular ou base tratada com cimento (BGTC). Para "N" ≥ 10 7 utilizar somente base cimentada, com a finalidade de evitar a fadiga prematura nas camadas betuminosas. (2) A ìbase invertidaî poder· ser adotada como soluÁ„o de projeto.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
b) Materiais recomendados Os materiais prÛprios para as camadas de revestimento, base, sub-base e reforÁo do subleito dever„o obedecer ‡s especificaÁıes vigentes na Prefeitura do MunicÌpio de S„o Paulo.
No caso de bases estabilizadas granulometricamente, alÈm da obediÍncia ‡s especificaÁıes contidas nas normas correspondentes, os materiais ou misturas de materiais dever„o satisfazer ‡s seguintes exigÍncias de CBR mÌnimo e de expans„o m·xima medida com sobrecarga de 4,5 Kg: Bases: CBR ≥^ 80 % Expans„o ≤^ 0,5 % Sub-bases: CBR ≥^ 30 % Expans„o ≤^ 1,0 %
Mesmo que o CBR do reforÁo ou da sub-base seja superior a 20%, dever· ser considerado como se fosse igual a 20%, para efeito de c·lculo das relaÁıes anteriormente descritas.
Bases cimentadas: dever· ser utilizada preferencialmente a brita graduada tratada com cimento (BGTC), com resistÍncia ‡ compress„o simples, no mÌnimo de 8 MPa aos 28 dias; alternativamente, concreto do tipo CCR, com fct,f ≥ 1 MPa aos 28 dias, poder· ser empregado.
No caso em que o projetista preconize o uso de bases estabilizadas ou de macadame hidr·ulico, recomenda-se a execuÁ„o sobre a imprimaÁ„o impermeabilizante da base de macadame hidr·ulico de um tratamento superficial simples, com o objetivo de melhorar a resistÍncia da interface entre a camada de rolamento e a base, alÈm de proporcionar uma impermeabilizaÁ„o da base, no caso de bases granulares.
Materiais prÛprios para reforÁo do subleito s„o os de CBR superior ao apresentado pelo subleito e com expans„o m·xima de 2%, medida com sobrecarga de 4,5 kg.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
Os coeficientes estruturais da Sub-base granular, do agregado reciclado e do reforÁo do subleito ser„o obtidos pelas expressıes:
SL
SB SB
CBR
K CBR e 1 3
= 3 ≤ SL
REF REF CBR
K CBR
onde: CBR SB , CBR REF e CBR SL s„o os Ìndices de suporte da sub-base, reforÁo e subleito, respectivamente.
Destas expressıes, resultam os coeficientes estruturais apresentados no Quadro 5.5 em funÁ„o das relaÁıes CBR SB /CBR SL e CBR REF /CBR SL_._
Mesmo que o CBR do reforÁo ou da sub-base seja superior a 30% deve ser considerado igual a 30% para efeito de c·lculo das relaÁıes anteriormente descritas.
Quadro 5. Coeficientes estruturais em função das relações de CBR RELAÇÃO DE CBR K 1,1 0, 1,2 0, 1,3 0, 1,4 0, 1,5 0, 1,6 0, 1,7 0, 1,8 0, 1,9 0, 2,0 0, 2,1 0, 2,2 0, 2,3 0, 2,4 0, 2,5 0, 2,6 0, 2,7 0, 2,8 0, 2,9 0, ≥ 3 0 1 00
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
5.5 SUPERESTRUTURAS TÍPICAS RECOMENDADAS PARA REVESTIMENTO,
BASE E SUB-BASE
Caso o projetista adote as superestruturas indicadas nas Figuras 5.2, 5.3 e 5.4, o dimensionamento da estrutura do pavimento ficar· praticamente restrito ‡ determinaÁ„o das caracterÌsticas e espessuras das camadas de reforÁo do subleito.
Figura 5. Tráfego Meio Pesado N=2 x 106 CAUQ 5,0 CM CAUQ 5,0 CM IMPR LIGANTE IMPR LIGANTE BINDER 7,0 CM BINDER 5,0 CM IMP IMPERM IMP IMPERM MB 7,5 CM BGTC 19,0 CM BGS/MH 15,0 CM BGS 10,0 CM Subleito compactado a 100% PN CBR ≥ 8%
15,0 CM
Subleito compactado a 100% PN CBR ≥ 8%
15,0 CM
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
6. PRESSUPOSTOS DO DIMENSIONAMENTO
6. 1 DRENAGEM
O dimensionamento parte do pressuposto que haver· sempre uma drenagem superficial adequada e que o lenÁol d'·gua subterr‚neo dever· estar localizado a pelo menos 1,50m em relaÁ„o ao greide de terraplenagem. Caso esta condiÁ„o n„o seja atendida, o mesmo dever· ser rebaixado atravÈs de drenos ou a Projetista dever· apresentar soluÁ„o alternativa e submetÍ-la ‡ aprovaÁ„o da SIURB/PMSP.
6. 2 CONDIÇÕES DAS CAMADAS DA ESTRUTURA DO PAVIMENTO
O dimensionamento pressupıe, tambÈm, que sejam inteiramente satisfeitos os requisitos de controle e recebimento, conforme as InstruÁıes de ExecuÁ„o da SIURB/PMSP.
As bases estabilizadas granulometricamente dever„o ser compactadas a, no mÌnimo, 100% do Proctor Intermedi·rio, ressalvados os casos que venham a danificar as construÁıes lindeiras, onde dever· ser utilizada base de macadame hidr·ulico.
6.3 INFRA-ESTRUTURA DAS VIAS
Pressupıe-se que as vias a serem pavimentadas sejam dotadas de toda a infra-estrutura, redes de ·guas, esgoto e sistema de captaÁ„o de ·guas superficiais, executadas de acordo com as especificaÁıes de serviÁos dos Ûrg„os envolvidos.
7. EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO
7.1 Exemplo N^0
Dimensionar a estrutura de um pavimento de um sub-trecho vi·rio para tr·fego pesado, segundo a caracterizaÁ„o de tr·fego do item 5.1, sendo o solo do subleito caracterizado pelos valores indicados no Quadro 5.5.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
Quadro 5. Características do subleito
ESTACAS CBR (^) i (PN) ESTACAS CBR (^) i (PN) 100 11 128 9 104 9 132 12 108 11 136 11 112 10 140 12 116 10 144 10 120 11 148 9 124 12 152 7
a) Cálculo do CBR do subleito para projeto.
10,28% n
n i
CBR CBR =
∑ ∴ =
- C·lculo do Desvio Padr„o (S)
[ ] 1 , 43 %
S = ∑^ CBRni −− CBR =
- C·lculo do CBR de projeto ( CBR P )
= − ×^0 ,^90 ≅ 9 %
n
CBR CBR S t
p
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
Ser· adotada a espessura mÌnima de 15,0 cm para a camada de BGTC, de acordo com o recomendado no item 5.3, Quadro 5.3.
- C·lculo da espessura da sub-base Com o valor de suporte CBR (^) P = 9 % (determinado no item a), obtÈm-se, no ·baco de dimensionamento apresentado na Figura 5.1, a espessura H (^) REF = 48,0 cm, correspondendo, neste caso, ‡ espessura total do pavimento em termos de material granular.
AtravÈs da resoluÁ„o da inequaÁ„o (2), determina-se a espessura da camada de sub- base (BGS). R x K (^) R + B x K (^) B +h (^) SB x K (^) SB ≥ H (^) REF (2) 10X2,0 + 15 x 1,4 + h (^) SB x 1,0 ≥ 48,0 cm 41,0 + h (^) SB ≥ 48,0 cm h (^) SB ≥ 7,0 cm
Ser· adotada a espessura mÌnima de 10 cm para a camada, por motivos construtivos e para atender ‡ espessura mÌnima preconizada no mÈtodo de dimensionamento.
Portanto, a somatÛria das espessuras das camadas de sub-base (BGS) (SB = 10,0), base de BGTC (B = 15,0) e revestimento (R = 10,0), multiplicado pelos respectivos coeficientes estruturais, atende, com seguranÁa, ‡ espessura total em termos de material granular HSL = 48,0 cm.
7.2 Exemplo N^0
Dimensionar a estrutura de um pavimento para tr·fego muito pesado, considerando os seguintes par‚metros definidos na concepÁ„o do projeto: Suporte CBR SL = 4% ReforÁo do subleito CBR REF = 7% Sub-base (BGS), espessura HSB , coeficiente = K (^) SB = 1, Base de (BGTC), espessura mÌnima (B) = 20,0 cm, KB = 1. Revestimento asf·ltico, espessura mÌnima (R) = 12,5 cm, K (^) R = 2,
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
a) Determinação das espessuras das camadas da estrutura do pavimento
O dimensionamento do pavimento ser· obtido com o auxÌlio do ·baco da Figura 5.1 e pela resoluÁ„o das inequaÁıes do item 5.2.2.
- C·lculo da espessura de base Majorando a inequaÁ„o (1) em 20%, conforme preconiza o mÈtodo de dimensionamento (N>10^7 ), e adotando-se uma camada de BGS como sub-base (limite para dimensionamento CBR = 20%). AtravÈs do ·baco da Figura 5.1, para CBR (^) SB = 20%, obtÈm-se a espessura HSB = 30,0 cm, e com a resoluÁ„o da inequaÁ„o (4) apresentada a seguir, tem-se: R x K (^) R + B x K (^) B ≥ 1,20 H (^) SB 12,5 x 2,0 + B x 1,4 ≥ 1,2 x 30,0cm 25 + B x 1,4 ≥ 36,0 cm B x 1,4 ≥ 11,0 cm B ≥ 7,8 cm
Ser· adotada para camada de BGTC a espessura mÌnima de 20,0 cm, de acordo com a espessura recomendada no item 5.3 ñ Quadro 5.3.
- C·lculo da espessura da sub-base Adotando para a camada de reforÁo do subleito um material com CBR = 7% e para a camada de sub-base a utilizaÁ„o de Brita Graduada Simples (BGS) com coeficiente estrutural K (^) SB = 1,0, obtÈm-se no ·baco da Figura 5.1, para CBR (^) REF = 7%, o valor = H (^) REF 61,0 cm. AtravÈs da resoluÁ„o da inequaÁ„o (2), tem-se:
R x K (^) R + B x K (^) B +h (^) SB x K (^) SB ≥ H (^) REF (2) 12,5 x 2,0 + 20 x 1,4 + h (^) SB x 1,0 ≥ 61,0 cm 53 + h (^) SB ≥ 61 cm h (^) SB ≥ 8,0 cm
Ser· adotada a espessura de 10,0 cm, a qual atende ‡ espessura mÌnima recomendada para execuÁ„o de camada granular.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
TRÁFEGO MEIO PESADO, PESADO, MUITO PESADO
E FAIXA EXCLUSIVA DE ÔNIBUS
Portanto, a somatÛria das espessuras, multiplicada pelos respectivos coeficientes estruturais, atende ‡ espessura total em termos de material granular HSL = 80,0 cm, satisfazendo plenamente o preconizado no mÈtodo de dimensionamento no que se refere ‡s espessuras mÌnimas recomendadas para as diversas camadas do pavimento em quest„o.
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS
… obrigatÛria a verificaÁ„o das tensıes e deformaÁıes das camadas na estrutura final projetada, atravÈs de mÈtodos mecanicistas, conforme InstruÁ„o de Projeto - IP-08 ñ An·lise Mecanicista ‡ Fadiga de Estruturas de Pavimentos, da SIURB/PMSP.
