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Este documento aborda os serviços de regularização, reforço de sub-leito, base e impressão em geotecnologia de estradas. Descreve os processos, materiais e técnicas utilizados em cada serviço, além de fornecer informações sobre os índices e fórmulas utilizados na determinação da massa específica e densidade real dos materiais. O documento também inclui exercícios para calcular o índice de grupo (ig) para solos com determinados resultados.
Tipologia: Resumos
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s sNONOTTAASS DDEE AAUULLAA SSOOBBRREE PPAAVVIIMMEENNTTAAÇÇÃÃOO PPrrooff.. JJoosséé NNuunnoo AAmmaarraall WWeennddtt CCoollaabboorraaççããoo:: BByyaannccaa AAmmoorriimm,, Ad Adoollffoo AA.. ddaa LLuuzz JJrr.. ee SSiillvviiaa PPeeiixxeerr..
1 1.. ININTTRROODDUUÇÇÃÃOO
Pavimentação consiste em revestir com um pavimento a superfície de ruas, rodovias, aeroportos e outras vias de tráfego. O pavimento é a estrutura construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a:
O pavimento é um sistema constituído pelas seguintes camadas ou serviços (figura 2.1):
a) sub-leito: é o terreno de fundação do pavimento. Se a terraplenagem é recente, o sub-leito deverá apresentar uma superfície (greide) nivelado. No caso de uma estrada de terra, já em uso há algum tempo e que se pretende pavimentar, o sub-leito apresenta superfície irregular devido ao próprio uso e aos serviços de conservação;
b) Regularização: é o serviço destinada a conformar o sub-leito transversalmente, através de cortes e/ou aterros até 0,20 m de espessura, utilizando os materiais do próprio sub-leito.
c) Reforço do sub-leito: é uma camada de espessura constante, construída, se necessário, acima da regularização, com características tecnológicas superiores às da regularização e inferiores às da camada imediatamente superior, ou seja, a sub-base ou base;
d) Sub-base: é a camada complementar à base, quando, por circunstâncias técnicas e econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do sub-leito;
e) Base: é a camada destinada a resistir os esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los. O pavimento pode ser considerado composto de base e revestimento, sendo que a base poderá ou não ser complementada pela sub-base e pelo reforço do sub-leito;
f) Revestimento: constituído por camadas de reperfilagem, camada de ligação e capa. A capa, é a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego e destinada a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de
conforto e segurança, além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura. Quando for conveniente, ou a capa asfáltica apresentar espessura excessiva para compactação (mais de 7,5 cm de massa asfáltica), haverá uma camada intermediaria entre a base e a capa denominada de camada de ligação (ou “bainder” - pronuncia da palavra inglesa binder). g) Imprimação: nos pavimentos asfálticos, a base recebe, na sua superfície, o espargimento de cimento asfalto diluído com solvente ou emulsão especial, serviço denominado de imprimação, destinado a aglutinação superficial da base, impermeabilização da base e aderência da base com o revestimento.
h) Pintura de ligação: aplicação, entre as camadas asfálticas, de aspersão de asfalto líquido sem solvente (emulsão asfáltica), espargido para aderência entre uma camada asfáltica e outra, ou aplicado sobre a imprimação.
Figura 2.1. Camadas do pavimento
Segundo Senço (1997, p. 22) os pavimentos podem ser classificados em pavimentos rígidos, pavimentos flexíveis e pavimentos mistos.
Pavimentos rígidos são aqueles pouco deformáveis, constituídos principalmente de concreto de cimento. Rompem por tração na flexão, quando sujeitos a deformações. Utilizam revestimentos rígidos sobre bases rígidas (quadros 1.1 e 1.2)).
Pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações, até um certo limite, não levam ao rompimento. São dimensionados normalmente a compressão e a tração na flexão, provocada pelo aparecimento das bacias de deformação sob as rodas dos veículos, que levam a estrutura a deformações permanentes, e ao rompimento por fadiga. Utilizam revestimentos flexíveis sobre bases flexíveis.
Pavimentos mistos são aqueles que utilizam base rígida e pavimento flexível, ou base flexível e pavimento rígido (exemplo: white-topping).
Pintura de ligação
base imprimação
capa (^) revestimento binder
sub-base reforço
talude 1,5 : 1,
regularização
Sub-leito
2 2..11..11.. ccoonncceeiittoo:: produto da decomposição por ação física, química ou biológica sobre as rochas.
2 2..11..22.. ttiippooss ddee ssoollooss:: residuais sedimentares orgânicos 2 2..11..33.. nnoommeennccllaattuurraa:: oficial: pedregulho areia silte argila
outros termos: turfa cascalho saibro laterita
2 2..11..44.. ccaatteeggoorriiaass::
Conforme o equipamento de escavação empregado, os solos são classificados em categorias, sendo o solo de 1ª categoria o solo facilmente escavável pela lâmina do trator, 2ª categoria os solos que necessitam escarificação ou fogachos e 3ª categoria as rochas com emprego intensivo de explosivos (figura 2.1).
Figura 2.1. categorias de solos:
1 a^ Categoria: solo facilmente escavado através de equipamentos comuns como trator de lâmina, “motoscraper”, pás-carregadeiras. 2 a^ Categoria: são materiais removidos com os equipamentos já citados, mas devido a sua maior compacidade, exigem um desmonte prévio feito através de um escarificador ou explosivos de baixa potência (solos com matacos).
solo orgânico A – 1ªcategoria B – 2ªcategoria C – 3ªcategoria
3 a^ Categoria: compreendem os blocos com dimensões superiores a 1m e as rochas. Dispensam o uso de equipamentos tradicionais de terraplenagem, necessitando utilizar perfuratrizes e explosivos de média e alta potência. Esta classificação é muito importante, pois está diretamente relacionada ao custo da escavação. Por exemplo, um material de 2a^ categoria pode ser escavado com os mesmos equipamentos utilizados para escavar um material de 1a^ categoria, contudo, requer mais tempo e conseqüentemente um maior desgaste destes equipamentos. Desta forma, muitas vezes o que parecia reduzir o custo da obra, acaba se tornando uma solução mais cara. Esta classificação é feita por sondagens, e, portanto, o classificador deve ser uma pessoa sensata e experiente. O material de 3a^ categoria é fácil identificar, o maior problema é diferenciar o de 1a^ do de 2a^ categoria. Depois da execução do corte, uma comissão de classificação vai até a obra comparar a classe de projeto com a realidade – o resultado pode ser uma variação no custo orçado (para mais ou menos).
2 2..11..55.. eennssaaiiooss:: Granulometria CBR ou índice suporte Califórnia, Consistência: LL, LP, LC Massa especifica real Massa especifica aparente Equivalente de areia Compactação Teor de umidade
2 2..11..66.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo ddee ssoollooss
Existem diversos sistemas de classificação de solos. No Brasil, os mais utilizados são o índice de grupo, o sistema unificado, o sistema de classificação do HRB e o sistema MCT.
2. 2 .11..66..11.. ÍÍnnddiiccee ddee ggrruuppoo::
Obtêm-se através da expressão:
IG = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d
Com valores: a = P200 – 35 e limites: 0 a 40 b = P200 – 15 0 b 40 c = LL – 40 0 c 20 d = IP – 10 0 d 20
sendo P200 = porcentagem passante na peneira de malha 200, LL = limite de liquidez IP = índice de plasticidade, igual a LL – LP.
demais argilas. Por esta razão, o sistema de classificação foi denominação Mini-Compacto- Tropical (MCT). Os solos são classificados em grupos, conforme o quadro 2.3, com base nos critérios estabelecidos no quadro 2.2.
Quadro 2.2. Critérios para classificação:
Ensaio Posição critério
Mini-CBR (%)
Muito elevado > Elevado 12 a 30 Médio 4 a 12 Baixo < Expansão (%) contração (%)
Elevada > Media 0,5 a 3 Baixa <0, Coeficiente de absorção s
Elevada > - Media -1 a – 2 Baixa < - Coeficiente de permeabilidade k
Elevada > - Media -3 a – 6 Baixa < - Mini-cbr com imersão
Elevada > Media 40 a 70 Baixa <
Quadro 2.1. Classificação de solos do Highway Research Board (HRB) adotada pela AAHSTO
Classificação geral Materiais granulares ( até 35% passando na peneira no. 200) Materiais siltosos e argilosos (min 36% passando na n.º. 200) Grupo Subgrupo
A- 1 A- 3 A- 2 A- 4 A- 5 A- 6 A- 7 A- 1 - a A- 1 - b A- 2 - 4 A- 2 - 5 A- 2 - 6 A- 2 - 7 A- 7 - 5 A- 7 - 6 Granulometria: % que passa n.º^10 % que passa n.º^40 % que passa n.º^200
Max. 50 Max. 30 Max. 15
Max. 50 Max. 25
Min. 51 Max. 10 Max. 35 Max. 35 Max. 35 Max. 35 Min. 36 Min. 36 Min. 36 Min. 36 Min. 36
Características da fração < n.º^ 40: Limite de liquidez Índice de plasticidade
NP
Max. 40 Max. 10
Min. 41 Max. 10
Max. 40 Min. 11
Min. 41 Min. 11
Max. 40 Max. 10
Min. 41 Max. 10
Max. 40 Min. 11
Min. 41 Min. 11 IP≤LL- 30
Min. 41 Min. 11 IP>LL- 30
Índice de grupo (IG) 0 0 0 0 0 Max. 4 Max. 4 Max. 8 Max. 12 Max. 16 Max. 20 Max. 20
Materiais pedregulho e areia Areia fina Areia, areia siltosa ou areia argilosa Solos siltosos Solos argilosos
Comportamento Sub-leito excelente a bom Sub-leito fraco a pobre
Quadro 2.4 Ensaio de compactação.
Ensaio Cilindro Soquete Disco espaçador Numero de golpes
Numero de camadas
Energia de compactação (kg.cm/cm3)
Tipo diametro Altura (cm)
Volume (cm3)
Tipo Peso (kg)
Altura de queda (cm)
espessura Pol. cm. Poleg. cm. Ensaio normal de compactaçao (proctor normal)
pequeno 4 10,16 11,68 947 Pequeno 2,50 30,50 --- --- 25 3 6, pequeno 4 10,16 11,68 947 Grande 4,54 45,75 --- --- 13 3 grande 6 15,24 17,78 2316 Pequeno 2,50 30,50 2,0 5,1 37 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Pequeno 2,50 30,50 2,5 6,4 33 5 grande 6 15,24 17,78 2316 Grande 4,54 45,75 2,0 5,1 13 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Grande 4,54 45,75 2,5 6,4 12 5
Ensaio intermediario de compactaçao (proctor intermediario)
pequeno 4 10,16 11,68 947 Pequeno 2,50 30,50 --- --- 32 5 13, pequeno 4 10,16 11,68 947 Grande 4,54 45,75 --- --- 20 5 grande 6 15,24 17,78 2316 Pequeno 2,50 30,50 2,0 5,1 79 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Pequeno 2,50 30,50 2,5 6,4 71 5 grande 6 15,24 17,78 2316 Grande 4,54 45,75 2,0 5,1 29 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Grande 4,54 45,75 2,5 6,4 26 5
Ensaio modificado de compactaçao (proctor modificado)
pequeno 4 10,16 11,68 947 Pequeno 2,50 30,50 --- --- 68 5 27, pequeno 4 10,16 11,68 947 Grande 4,54 45,75 --- --- 25 5 grande 6 15,24 17,78 2316 Pequeno 2,50 30,50 2,0 5,1 166 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Pequeno 2,50 30,50 2,5 6,4 150 5 grande 6 15,24 17,78 2316 Grande 4,54 45,75 2,0 5,1 61 5 grande 6 15,24 17,78 2085 Grande 4,54 45,75 2,5 6,4 55 5
**2. 2 .11..77.. TTeerrrraapplleennaaggeemm
Te Terrrraappllaannaaggeemm é o conjunto de operações realizadas para movimentar a terra do lugar onde esta existe em excesso, para lugares onde há falta. Tem por objetivo regularizar o terreno natural de forma a permitir a implantação de uma determinada obra: estrada, ferrovia, aeroporto, conjunto habitacional, entre outros. A terraplanagem pode ser: Manual: movimento de terra realizado através do homem com auxílio de equipamentos comuns: pá e picareta para o corte, carroça ou vagonetes com tração animal. A escavação é feita em degraus sendo a altura destes determinada pela altura que o trabalhador consegue levantar a pá. É uma técnica antiga e atualmente em desuso (exceto na preparação do talude para receber a cobertura vegetal). Seu baixo rendimento exige uma mão de obra excessiva e barata. Mecanizada: com o avanço da tecnologia surgiram equipamentos mais modernos e as carroças e vagonetes com tração animal passaram a ser motorizadas. Com o passar do tempo, a elevada produtividade da terraplanagem mecanizada tornava-a competitiva. Enquanto eram necessários 50 homens para escavar 100m^3 /h, um homem operando uma escavadeira realizava o mesmo serviço. Desta forma a mão de obra passou a ser tornar escassa e onerosa, o que não compensava mais a sua utilização.
A terraplanagem compreende cinco operações básicas: Escavação: operação realizada para romper a compacidade do solo, desagregando-o e tornado possível seu manuseio. É feita através de equipamentos cortantes. Carregamento: consiste no enchimento da caçamba ou no acúmulo de material diante da lâmina do material que já sofreu o processo de desagregação. Transporte: movimentação de terra do local onde foi escavado para o local onde vai ser depositado (onde será realizado o aterro). Pode ser com carga, quando a caçamba está cheia ou sem carga, quando esta está retornando ao local da escavação. Descarga: faz parte do aterro ou bota-fora. Consiste em depositar o material no local de destino.
Quadro 1. CARACTERISTICAS APROXIMADAS DE ALGUNS MATERIAIS.
MATERIAL Densidade Natural (kg/m3)
Densidade Solto (kg/m3)
Fator de Conversão f
Empolamento (%) Argila 1720 1240 0,72 39 Argila com pedregulho, seca.
Argila com pedregulho, molhada.
Carvão antracito 1450 1070 0,74 36 Carvão betuminoso 1280 950 0,74 35 Terra comum seca 1550 1250 0,81 24 Terra comum molhada 2000 1650 0,83 21 Pedregulho molhado 2000 1780 0,89 12 Pedregulho seco 1840 1640 0,89 12 Hematita 3180 2700 0,85 18 Magnetita 3280 2780 0,85 18 Calcareo 2620 1570 0,60 67 Areia seca solta 1780 1580 0,89 13 Areia molhada 2100 1870 0,89 12 Arenito 2420 1570 0,65 54 Escoria de fundição 1600 1300 0,81 23
fator de conversão f = massa especifica solta ( Kg/m3 ) massa especifica natural (Kg/m3) empolamento(%) E=Vs-Vn. 100 E = 1 - 1. 100 Vn f massa especifica natural dn = massa m / volume natural Vn massa especifica solta ds = massa m / volume solto Vs massa especifica compactada dc = massa m / volume compactado Vc
A escavação do corte será executada mediante a utilização racional de equipamento adequado, que possibilite a execução dos serviços sob as condições especificadas e produtividade requerida. A seleção do equipamento obedecerá às indicações seguintes:
corte em solo - utilizam-se, em geral, de equipamentos convencionais de terraplenagem como tratores equipados com lâminas, escavo-transportadores, ou escavadores conjugados com transportadores diversos. A operação incluirá, complementarmente, a utilização de tratores e motoniveladoras, para escarificação, manutenção de caminhos de serviço e áreas de trabalho, além de tratores empurradores ("pushers").
corte em rochas - empregadas perfuratrizes pneumáticas ou elétricas para o preparo dos furos que receberão os explosivos, tratores equipados com lâmina para a
Nos cortes de altura elevada é prevista a implantação de terraceamento, com banquetas de largura mínima de 3m, valetas revestidas e proteção vegetal.
Consolidação dos terrenos de fundação dos aterros: será verificada a capacidade suporte dos terrenos onde serão executados os aterros. Medidas de reforço como estacas verticais de areia, drenos, remoções, bermas de equilíbrio, estacas de concreto, estivas e outras poderão ser necessárias para sustentar o aterro.
Espalhamento e compactação de aterros: a compactação do corpo do aterro deve ser feita na umidade ótima em camadas de 30cm de espessura máxima, com densidade equivalente a 95% da densidade obtida no ensaio normal de compactação (Proctor Normal). Os últimos 60cm (camadas finais) devem ser feitos em 3 camadas de 20cm (mais compacta, pois é a camada que vai receber a pavimentação), com densidade mínima de 100% do proctor normal.
Remoções: A operações de remoção serão executadas mediante a utilização de equipamentos adequados, complementados com o emprego de ferramentas manuais. É obrigatório um perfeito conhecimento do local de modo que sejam identificadas, sinalizadas e/ou protegidas as redes subterrâneas de serviços que porventura existentes, tais como: pluvial, água, luz, esgoto, telefone, etc.
Corta-rio: canal de desvio. Os corta-rios, caso ocorram, deverão ser tratados adequadamente em conformidade com as especificações ambientais.
Nota de serviço: documento técnico que indica como o serviço deve ser executado.
Ordem de serviço: comunicações entre o contratante e o contratado durante a obra. Exemplo: Ordem para iniciar ou paralisar os trabalhos.
2. 2 .11..77..8 8. R.REEFFEERREENNCCIIAASS BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFIICCAASS
RICARDO, Hélio e CATALANI, Guilherme. Manual Pratico de Escavação. São Paulo: Pini,
2. 2 .22..11.. CCoonncceeiittoo
Materiais constituintes da crosta terrestre provenientes: da solidificação do magma (lava vulcânica), da consolidação de depósitos sedimentares, ou da transformação de algumas rochas (metamórficas).
2. 2 .22..22.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo
naturais artificiais
2. 2 .22..33.. DDeennoommiinnaaççõõeess::
As As ddeennoommiinnaaççõõeess cocorrrreenntteess ssããoo:: Rocha sã Rocha alterada Bloco diâmetro d > 1 m. Matacão 25 cm < d < 1 m Pedra de pedreira Pedra-pulmão ou pedra de mão d entre 76 mm e 25 cm Brita Brita corrida ou bica corrida Brita selecionada Brita 4 d entre 76 mm e 50 mm Brita 3 d entre 50 mm e 25 mm Brita 2 d entre 25 mm e 19 mm Brita 1 d entre 19 mm e 9,5 mm Brita 0 d entre 9,5 mm e 4,8 mm (peneira n.º 4) Brita graduada Pedrisco d entre 4,8 mm e 2,4 mm (peneira n.º. 8) Pó-de-pedra: d < 2,4 mm
Segundo a norma ABNT 7211, os agregados miúdos são classificados conforme a figura 2 (tabela 2 da nbr 7211), e os agregados graúdos conforme a figura 3 (tabela 6 da nbr 7211).