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Paulo de Lacerda Silva
1 - Conceitos Básicos de PAVIMENTO - Camadas do pavimento - Projeto de Pavimentação - Materiais para pavimentação - Dimensionamento de pavimentos flexíveis - Dimensionamento de pavimentos rígidos - Bases e sub-bases - Revestimentos - Estabilização de solos - Execução de pavimentos
2 Conceitos Básicos de Pavimento Definição:Pavimento é a estrutura construída sobre a terraplanagem de um terreno com os seguintes parâmetros: Funções: Receber as cargas impostas pelo tráfego de veículos e as Proporcionar condições satisfatórias de velocidade e segurança, conforto e economia no transporte de pessoas e mercadorias Requisitos: Estabilidade Resistência a esforços verticais, horizontais, de rolamento, Frenagem e aceleração centrípeta nas curvas Durabilidade e regularidade longitudinal
3 Conceitos Básicos de Pavimento Funcionamento do pavimento: Quando o pavimento é solicitado por uma carga de veículo Q, que se desloca com uma velocidade V, recebe uma tensão vertical so (de compressão) e uma tensão horizontal to (de cisalhamento). A variadas camadas componentes da estrutura do pavimento também terão a função de diluir a tensão vertical aplicada na superfície, de tal forma que o sub -leito receba uma parcela bem menor desta tensão superficial (p1). A tensão horizontal aplicada na superfície exige que esta tenha uma coesão mínima.
4 Conceitos Básicos de Pavimento Classificação dos pavimentos: Aspectos considerados: materiais empregados e comportamento estrutural: Pavimentos Flexíveis: São compostos por várias camadas que devem trabalhar em conjunto, cada uma delas absorvendo parte das solicitações impostas e transmitindo o restante às camadas localizadas em níveis inferiores Pavimento Rígidos: São aqueles cujo revestimento é constituído de placas de concreto de cimento Portland rejuntadas entre si. Essas placas se caracterizam por alta rigidez, alta resistência e pequenas espessuras, definidas em função da resistência à flexão Pavimentos Semi-rígidos Situação intermediária entre os pavimentos rígidos e flexíveis. É o caso das misturas solo-cimento, solo-cal, solo-betume dentre outras, que apresentam razoável resistência à tração.
5 Conceitos Básicos de Pavimento Pavimentos Flexíveis
6 Conceitos Básicos de Pavimento Pavimentos Rígidos
7 Conceitos Básicos de Pavimento Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
8 Conceitos Básicos de Pavimento Camadas do pavimento Regularização do subleito Camada com espessura variável executada quando se faz necessária a preparação do subleito da estrada, para conformá-lo, transversal e longitudinalmente de acordo com o projeto geométrico Reforço do subleito Camada necessária quando o subleito possui baixa capacidade de carga. É também utilizada para redução da espessura da sub-base e possui espessura constante. Sub-base Camada utilizada para reduzir a espessura da base, exerce as mesmas funções da base, sendo complementar a esta. tem como funções básicas resistir às cargas transmitidas pela base, drenar infiltrações e controlar a ascensão capilar da água, quando for o caso Base Camada estruturalmente mais importante cuja função é resistir e distribuir os esforços provenientes da ação do tráfego, atenuando a transmissão destes esforços às camadas subjacentes. Geralmente é construída com materiais estabilizados granulometricamente ou quimicamente, através do uso de aditivos (cal, cimento, betume etc); Revestimento Destinado a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de conforto e segurança, além de resistir ao desgaste.
9 Projeto de Pavimentação Contexto e antecedentes: - Estudos - Econômicos: disponibilidade de recursos, vida útil - Tráfego: eixos, cargas e número N - Geotécnicos: caracterização do subleito e dos materiais de construção. - Ambientais: Restrições para obtenção de materiais, materiais com maior potencial de poluição. Projetos Geométrico Terraplenagem Drenagem e OAC OAE Ambiental
10 Materiais para Pavimentação Materiais Terrosos Qualquer material que possa ser escavado sem o auxilio de explosivos - Solos Residuais - Solos Transportados Terminologia Pedregulho Areia Areia Grossa Areia fina Silte Argila Peneiras 3" 2" 1" 3/8" Nº 4 Nº 10 Nº 40 Nº 200 0,005mm 0,001mm
11 Materiais para Pavimentação Materiais Pétreos Material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para produção de argamassa e concreto. Quanto a natureza Naturais Artificiais Graudo retido na #10 Agregados Quanto ao tamanho Míudo #10 a #200 De enchimento Passa na #200 min 65% Quanta a graduação Denso Aberto tipo Macadame
12 Materiais para Pavimentação Materiais Betuminosos São associações de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono. Asfaltos - são obtidos através de destilação do petróleo. Podem ser naturais ou provenientes da refinação do petróleo. Alcatrões - são obtidos através da refinação de alcatrões brutos, que por sua vez vêm da destilação de carvão mineral. Asfaltos; - Cimentos asfálticos de petróleo (CAP) - Asfaltos diluídos - Emulsões asfálticas e - Asfaltos modificados (ex: com polímero ou com borracha)
13 Materiais para Pavimentação Materiais Betuminosos CAPs São o produto básico da destilação do petróleo. São semi-sólidos a temperatura ambiente, necessitando de aquecimento para adquirir consistência adequada para utilização. Classificação dos CAPs Segundo a Viscosidade Absoluta a 60ºC (em poises): - CAP 7: η = 700 a 1500 poises - CAP 20: η = 2000 a 3500 poises - CAP 55: η = 4000 a 8000 poises Segundo ensaio de Penetração, realizado a 25ºC (100g, 5s,25ºC): - CAP 30/45 - CAP 50/70 - CAP 85/100 - CAP 100/120 - CAP 150/200
14 Materiais para Pavimentação Materiais Betuminosos Asfaltos Diluidos São ligantes asfálticos tratados com solventes orgânicos de petróleo e que podem ser aplicados com pequeno aquecimento (60oC a100oc) ou a frio. Classificação em função do prazo de"cura" (tempo para ocorrer a evaporação do diluente ou solvente): - Asfaltos diluídos de cura rápida (CR ou ADR), obtidos pela diluição do CAP em um diluente leve, tipo gasolina; - Asfaltos diluídos de cura média (CM ou ADM), obtidos pela diluição do CAP em um diluente médio, tipo querosene; - Asfaltos diluídos de cura lenta,(cl) obtidos pela diluição do CAP em um diluente tipo diesel.
15 Materiais para Pavimentação Materiais Betuminosos Emulsões Asfálticas São produtos em que uma fase asfáltica é dispersa em uma fase aquosacom o auxílio de um agente emulsificante. As emulsões resultam compostos de 50 a 70% de CAP, em torno de 1% de emulsificante e o restante de água. Classificação das emulsões: - Quanto ao tempo de ruptura(tempo de evaporação da água): Emulsões de ruptura rápida - RR (40 min), ruptura média - RM (até 2 h) ou ruptura lenta - RL (até 4h); - Quanto a carga elétrica das partículas: Emulsões aniônicas sais de amina- (com partículas carregadas negativamente e com afinidade maior c/ agregados de natureza básica, calcários e dolomitos); Emulsões catiônicas - Sabões - com partículas carregadas positivamente e de maior afinidade com agregados de natureza ácida como granitos e quartzitos).
16 Materiais para Pavimentação Materiais Betuminosos Asfaltos modificados São obtidos a partir da dispersão do CAP com polímero. Os polímeros mais utilizados são: SBS(Copolímero de Estireno Butadieno), SBR(Borracha de Butadieno Estireno), EVA (Copolímero de Etileno Acetato de Vinila), EPDM(Tetrapolímero Etileno Propileno Diesso); APP(Polipropileno Atático), Polipropileno; Borracha vulcanizada, Resinas, Epóxi, Poliuretanas; etc. Os polímeros conferem elasticidade e melhoram as propriedades mecânicas. Suas principais vantagens: - Diminuição da suscetibilidade térmica - Melhor característica adesiva e coesiva - Maior resistência ao envelhecimento - Elevação do ponto de amolecimento - Alta elasticidade - Maior resistência à deformação permanente - Melhores características de fadiga
17 Materiais para Pavimentação Emprego dos materiais betuminosos
18 Materiais para Pavimentação Materiais Diversos: - Aglomerantes hidráulicos: - Cal hidráulica - Cimento Portland - Aditivos para concreto - Água - Escória de alto forno
19 Dimensionamento de pavimentos flexíveis Dimensionar: Determinar as espessuras das camadas e indicar os materiais a serem utilizados. Métodos Empíricos: - Método do Índice de Grupo: Índices físicos e IG do subleito e tráfego - Método do HRB: Indices físicos dos materiais - Método do CBR e Hveem: CBR e tráfego e coesão - Método de Peltier: CBR e tráfego(carga por roda) - Pavimentos intertravados e revestimentos poliédricos: E= P 1/2 /(I s +5), onde P =carga por roda em t Is = CBR em %
20 Dimensionamento de pavimentos flexíveis Métodos Empíricos: - Método do DNIT (Murilo Lopes de Souza) - Dados de entrada: CBR do subleito, Número N, Coeficientes estruturais, e índices físicos dos materiais.
21 Dimensionamento de pavimentos rígidos Método PCA/84 Fixa a espessura em função, to tráfego,da resistência a flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes
22 Bases e Sub-bases
23 Revestimentos Definição: Revestimento é a camada do pavimento destinada a receber diretamente a ação do tráfego, devendo ser, tanto quanto possível, impermeável, resistente ao desgaste e suave ao rolamento. Também chamada CAPA ou camada de desgaste. Funções: Melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto Resistir às cargas horizontais; Tornar o conjunto impermeável.
24 Revestimentos Terminologia:
25 Estabilização de solos Estabilizar um solo significa conferir-lhe a capacidade de resistir e suportar as cargas e os esforços induzidos pelo tráfego normalmente aplicados sobre o pavimento e também às ações erosivas de agentes naturais sob as condições mais adversas de solicitação consideradas no projeto. Métodos de Estabilização: - Mecânica - Granulométrica - Química, - Elétrica - Térmica - Especiais
26 Estabilização Quimica: Visa principalmente a resistência ao cisalhamento (causado pelo atrito produzido pelos contatos das superfícies das partículas) por meio de adição de pequenas quantidades de ligantes nos pontos de contato dos grãos. Os ligantes mais utilizados são o Cimento Portland, Cal, Pozolanas, materiais betuminosos, resinas, etc. PAVIMENTAÇÃO Estabilização de solos Estabilização Mecânica Também conhecida como estabilização por compactação. Visa dar ao solo (ou mistura de solos) a ser usado como camada do pavimento uma condição de densificação máxima relacionada a uma energia de compactação e a uma umidade ótima.. É um método que sempre é utilizado na execução das camadas do pavimento. Estabilização Granulométrica: Consiste da alteração das propriedades dos solos através da adição ou retirada de partículas de solo. Este método consiste, basicamente, no emprego de um material ou na mistura de dois ou mais materiais, de modo a se enquadrarem dentro de uma determinada especificação.
27 Estabilização de solos Estabilização Elétrica Consiste na passagem de uma corrente elétrica pelo solo a estabilizar. As descargas sucessivas de alta tensão são usadas no adensamento de solos arenosos saturados e as de baixa tensão contínua são usadas em solos argilosos empregando os fenômenos de eletrosmose, eletroforese e consolidação eletroquímica. Não tem sido utilizada em pavimentos. Estabilização Térmica: É feita através do emprego da energia térmica por meio de congelamento, aquecimento ou termosmose. A solução do congelamento normalmente é temporária, alterando-se a textura do solo. O aquecimento busca rearranjos na rede cristalina dos minerais constituintes do solo. A termosmose é uma técnica de drenagem onde se promove a difusão de um fluido em um meio poroso pela ação de gradientes de temperatura. Também não é utilizada em pavimentos. Métodos Especiais de Estabilização Não se enquadram em nenhuma das categorias acima e estão no limite da tecnologia. Como exemplos podem ser citados: Solos Reforçados com Geossintéticos; Solo pregado; Colunas Solo-Cal; Colunas Solo-Brita; Compactação Dinâmica; Jet Grounting; Compaction Grounting; Drenos Verticais de Areia; Micro Estacas.
28 Execução de pavimentos Tratamentos superficiais: São os revestimentos betuminosos por penetração invertida com aplicação de material betuminoso seguida de espalhamento e compressão de agregado de granulometria apropriada. Sua espessura é aproximadamente igual ao diâmetro do agregado empregado. Pode ser executado com os objetivos de impermeabilização, modificar a textura de um revestimento existente ou como revestimento final de um pavimento. Quando a operação executiva do tratamento simples é repetida duas ou três vezes,resultam os chamados tratamentos superficiais duplos e triplos.
29 Execução de pavimentos Tratamentos superficiais:
30 Execução de pavimentos Macadame Betuminoso: São os revestimentos betuminosos por penetração direta que consiste no espalhamento e compressão de uma camada de brita de granulometria apropriada seguida de aplicação do material betuminoso. O material betuminoso penetra nos vazios do agregado e um novo espalhamento de brita é feito, para preenchimento dos vazios superficiais, seguido de nova compressão.
31 Execução de pavimentos Macadame Hidráulico: São os revestimentos por penetração que consiste no espalhamento de uma camada de brita de graduação aberta que é compactada para a redução dos espaços vazios. Em seguida espalha-se uma camada de pó de pedra sobre esta camada com a finalidade de promover o preenchimento dos espaços vazios deixados pela brita. Para facilitar a penetração do material de preenchimento, molha-se o pó de pedra (também pode ser usado solo de granulometria e plasticidade apropriado) e promove-se outra compactação. Esta operação é repetida até todos os vazios serem preenchidos pelo pó de pedra.
32 Execução de pavimentos CBUQ: Acabamento da base Compactação da base Imprimação Lançamento do CBUQ Compactação Acabamento
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