Apostila Estradas II

FACULDADE IDEAL FACI DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES

Pavimentação Notas de Aula

Prof. Antonio Pegado ANO/ 2013

APRESENTAÇÃO Dando continuidade ao nosso objetivo de prover os alunos de um roteiro para as aulas da disciplina Estradas de Rodagem II, apresentamos esta edição que esperamos seja de utilidade para aqueles que realmente r ealmente têm o desejo de adquirir algum conhecimento sobre o assunto. Esta segunda parte do curso mostra o conteúdo distribuído em capítulos, abrangendo os seguintes tópicos: A Superestrutura Rodoviária; Estudo do Subleito e Jazidas de empréstimos. Estudo das Camadas do Pavimento, Estudo dos materiais empregados na construção do pavimento: Solos, agregados e Asfalto; Ensaios e Especificações; Estabilização de Bases; Equipamentos; Usinas de agregados e asfalto; Métodos de dimensionamento de Pavimentos flexíveis; Drenagem; Noções sobre manutenção e conservação e sinalização. O conteúdo desta apostila é constituído por notas de aula obtidas através de pesquisas em livros, manuais, sites de internet e artigos diversos relacionados na bibliografia do curso, estando, portanto sujeita a constantes atualizações. Agradecemos a todos os leitores que tenham sugestões para aprimorar este texto e que nos alertem sobre erros nele contidos.

Belém, 22 de março de 2.003.

Fernando Luiz R. Nogueira. Prof. Adjunto, M.Sc. E-mail: [email protected]

TE 08071

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ESTRADAS DE RODAGEM II

Carga horária : 60 hs Pré-requisito: Estradas de Rodagem I PROGRAMA

I - A SUPERESTRUTURA RODOVIÁRIA Definição e Classificação de Pavimento. Pavimento rígido e flexível II - ESTUDO DO SUBLEITO Estudos de campo e Laboratório. Áreas de empréstimos. Aterros sobre solos compressíveis. c ompressíveis. III - ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO Subleito. Regularização. Reforço. Reforço. Sub-base. Base. Base. Revestimento. Revestimento. Especificações de serviço IV - ESTUDO DE MATERIAIS PARA PAVIMENTAÇÃO Materiais betuminosos. Agregados. Especificações e Ensaios. Usinas V - DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS Métodos de dimensionamento. As cargas rodoviárias. Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis. Projeto VI - CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO DA SUPERESTRUTURA Aspectos geométricos. Equipamentos de pavimentação. Dimensionamento da Frota. Impacto ambiental na execução e operação VII - DRENAGEM SUPERFICIAL Estudos hidrogeológicos. Sistemas de Drenagem. Dimensionamento VIII - CONSERVAÇÃO DE RODOVIAS Finalidade. Noções sobre conservação conservação de estradas pavimentadas pavimentadas e não-pavimentadas. Noções gerais sobre sinalização BIBLIOGRAFIA:

- SENÇO, W. (1997). (1997). Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. 1. Ed. Pini. Pini. RJ - SENÇO, W. (2001). (2001). Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. 2. Ed. Pini. Pini. RJ - FRAENKEL, B. B. (1980). Engenharia Rodoviária. Ed. Guanabara Dois. RJ - SOUZA, M. L. (1980). Pavimentação Rodoviária. Livros Técnicos e Científicos Ed. MT-DNER-IPR. RJ - BATISTA, C. N. (1979). (1979). Pavimentação . Vols. 1, 2, 3. Editora Globo. Porto Alegre. - Road Research Laboratory (1957). Mecânica dos Solos para Engenheiros Rodoviários. Londres. - Manual Manual de Pavimentação.(1995). MT – DNER. RJ. - Manual de Implantação Básica (1996) . MT-DNER-IPR. RJ. - Especificações Gerais para para Obras Rodoviárias (1995). MT- D.N.E.R. D.N.E.R. RJ. - Informações Básicas sobre Materiais Asfalticos. Asfaltic os. (1990). I.B.P. 4a Edição. RJ - SANTANA, H. (1992) Manual de Pré-Misturados a Frio. I.B.P.-Comissão de Asfalto. 1 a Edição. RJ - Manual de Serviços de Pavimentação (1996). Petrobras Distribuidora S. A . RJ - YODER, E. J. and WITCZAK, M. W. (1975). (1975). Principles of Pavement Design.John Wiley & Sons.NY Sons.NY - LAMBE, T.W. and WHITMAN, W HITMAN, R.V. (1979). Soil Mechanics. John Wiley & Sons. New York - NOGAMI, J.S. & VILLIBOR, D.F. (1981). Uma Nova Classificação de Solos para Finalidades Rodoviárias. Simpósio Brasileiro de Solos Tropicais em Engenharia. RJ. COPPE/CNPq/ABMS. - VARGAS, M. (1977). Introdução à Mecânica dos Solos. Editora McGrawHill do Brasil,Ltda. SP

I - A Superestrutura Rodoviária Rodoviária

Pavimento 1.1- Definição

É a estrutura construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los; melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança; e resistir aos esforços horizontais (desgastes), tornando mais durável a superfície de rolamento.

Figura 1 – Sistema de várias camadas

É um sistema de várias camadas de espessuras finitas que se assenta sobre um semi-espaço infinito e exerce a função de fundação da estrutura, denominado Subleito. 1.2 Classificação

De uma forma geral o pavimento pode ser classificado em: Pavimento Rígido • Pavimento Flexível •

2.0 - Pavimento Rígido: é constituído basicamente por uma placa de concreto

de cimento Portland (PCCP), que pode ser simples, armado ou protendido. A laje de concreto desempenha simultaneamente simultaneamente o papel de revestimento r evestimento e de base, resistindo à abrasão do tráfego, diluindo as tensões de tal maneira tornando-a compatível com a resistência do subleito. subleito. Rompem por tração na na flexão, flexão, quando quando sujeitos as deformações. Entretanto, para garantir um suporte uniforme e para evitar o fenômeno do do bombeamento bombeamento (“pumpking”) (“pumpking”) – fuga das partículas partículas finas finas de solo solo carreadas pela água através das juntas das placas – usa-se uma sub-base (geralmente 10 cm de material granular ou solo-cimento) que não tem função estrutural (Figura 2). Revestimento + Base Material granular ou solo-cimento compactado

Figura 2 – Camadas Camadas do pavimento pavimento rígido

1

I - A Superestrutura Rodoviária No passado, eram muito empregados em pavimentação urbana os chamados calçamentos de pedra poliédrica regular e irregular. Os calçamentos de pedra poliédrica regular (cerâmica ou madeira) são na realidade revestimentos que geralmente necessitam de base e às vezes de sub-base. São geralmente chamados de paralelepípedos e devem ser rejuntados com produtos asfálticos ou argamassa de cimento (Figura 3).

Figura 3 – Calçamento de pedra poliédrica regular

Os calçamentos de pedra poliédrica irregular são geralmente assentados manualmente sobre um colchão de areia, sem base, e geralmente não são considerados como revestimentos de pavimentos (Figura 4).

Figura 4 – Calçamento de pedra poliédrica irregular

Figura 5 – Seção transversal típica de um pavimento rígido O concreto protendido é mais adequado para pistas de aterrisagem sujeitas à ação de cargas muito concentradas e a impactos fortes. Os pavimentos rígidos costumam ter juntas separando-os em placas justapostas. Essas placas podem ter espessura uniforme, mas, em geral, por razões de economia, seus bordos têm maior espessura que o restante da placa devido a maior concentração de tensões neste local quando as cargas móveis se encontram nas posições mais desfavoráveis. O dimensionamento da espessura da placa está ligado às tensões de tração na flexão (σt ) tanto solicitantes como resistentes (Figura 6). Estas tensões são provenientes de várias causas, tais como: carga transmitida pelas rodas dos veículos; mudanças cíclicas de temperatura que causam o arqueamento e contração ou expansão da placa; mudanças na umidade, e mudanças volumétricas no subleito e ou sub-base.

2

I - A Superestrutura Rodoviária

Figura 6 – Pavimento Rígido: Placa de Concreto de Cimento Portland + Sub-base

2.1 - Distribuição da carga

Grande área de distribuição de carga Alto modulo de rigidez, E C Alta dissipação das pressões Pequena pressão na fundação do pavimento EC =

σ ε

Figura 7

2.2 - Variações volumétricas do concreto

Um dos problemas de maior importância, característico dos pavimentos de concreto, é a variação de volume das placas, seja por reações do cimento, seja por variações de temperatura e umidade. Dessas variações, resulta a necessidade do projeto e construção de juntas de contração e dilatação. A redução de volume provoca retração linear, a qual resulta em trincas ou fissuras transversais. 2.3 – Variação uniforme da temperatura

Provoca variação de volume da placa pela expansão (dilatação) ou contração da mesma, devido ao aumento ou diminuição da temperatura. A resistência devido ao atrito que se manifesta entre a superfície inferior da placa e o terreno do subleito ou sub-base, provocam tensões internas respectivamente de compressão e tração que originam trincas. A execução de juntas de expansão (transversais) e juntas de contração espaçadas entre si, é suficiente para evitar a ruptura da placa. 2.4 - Variação não uniforme da temperatura

Dá-se no sentido vertical, o da espessura da placa. Trincas ou fissuras longitudinais surgem em função do empenamento da placa, ou seja, a curvatura produzida pelas diferenças de temperatura e umidade entre as faces superior e inferior. O peso próprio e o atrito existente entre a placa e a superfície do terreno restringem esse empenamento, provocando esforços de tração ou de compressão. 3

I - A Superestrutura Rodoviária Como mostra a figura 8, durante a noite a face inferior da placa perde calor mais lentamente que a face superior; a tendência é de expandir na face inferior, mais quente. Essa tendência é restringida pelo atrito com o terreno e o peso próprio da placa, resultando em esforços de compressão, que provocam trincas ou fissuras longitudinais. Figura 8 – empenamento restringido da placa

Durante o dia, a face superior da placa é aquecida mais rapidamente que a face inferior, tendendo a expandir-se e empenar com as bordas para baixo. Sendo essas tendências restringidas pelo peso próprio e pelo atrito com o terreno surgirão fissuras ou trincas longitudinais. Para os concretos normalmente dosados e empregados na construção de pavimentos, com módulo de elasticidade da ordem de 350.000 kgf/cm 2 e espessura em torno de 20 cm , quando a diferença de temperatura entre a face da placa atinge cerca de 18o C, as tensões resultantes podem atingir valores da ordem de 29 kgf/cm 2. Valores de tal magnitude somada às tensões provocadas pelas cargas podem ultrapassar o módulo de ruptura do concreto, levando a placa também a ruptura. 2.5 – Juntas transversais

As juntas transversais são construídas no sentido da largura da placa de concreto. Os tipos principais de juntas transversais, quanto à sua serventia, são: De retração (ou contração) • De retração com barras de transferência • De construção • De expansão ou dilatação • 2.5.1 – Juntas transversais de retração (ou contração) Sua função é, basicamente, controlar as fissuras devidas à contração volumétrica do concreto. a) De dilatação – São situadas em geral de 25 a 35 m de distância, normalmente ao eixo da estrada, deixando um espaço entre duas placas adjacentes, de 2 cm, para permitir a possibilidade da aproximação dos extremos das placas, quando elas se dilatam devido ao aumento da temperatura. Os espaços entre as juntas são cheios com betume e madeira tratada ou outros produtos apropriados. 4


2.6 - Barras de transferência ou passadores

A colocação de barras de transferência melhora o comportamento estrutural e a durabilidade da placa. São barras de aço comum, dispostas em toda extensão da junta, para que haja transferência da carga para a placa contígua. “O diâmetro dessas barras deve ser ¾’, não devendo ultrapassar de 1” , para evitar que se rompa o concreto. Estes passadores devem ser colocados normalmente às juntas, ficando, pois, rigorosamente paralelos ao eixo da rodovia e na metade da espessura da placa. “O comprimento da barra deve ser 60 cm, usando-se barras de diâmetro de 1”. Deverão ser lisas e untadas de graxa em uma das metades, onde se veste com uma luva de metal ou papelão comprimido, e dispostas de tal maneira que deixem uma folga, para assegurar, no concreto, espaço para movimento dos passadores. 2.7 – Dimensionamento

Os métodos de dimensionamento de pavimento de concreto simples proposto pela PCA (Portland Cement Association) em 1966 – PCA/66, e em 1984 – PCA/84, procuram padronizar a definição da espessura do pavimento de concreto de forma racional e que atenda às tensões solicitantes. O PCA/66 utiliza a tensão de tração na flexão como parâmetro para o dimensionamento do pavimento de concreto através da resistência do concreto à fadiga enquanto que o PCA/84 leva em consideração além dos critérios do PCA/66, a existência de acostamento de concreto, barras de transferência, o tamanho das placas e a resistência à erosão.

3. Pavimento Flexível: é composto por várias camadas que devem trabalhar

em conjunto, cada uma delas absorvendo parte das solicitações impostas e transmitindo o restante às localizadas em níveis inferiores. Sendo o seu revestimento normalmente de misturas betuminosas. São dimensionadas a compressão e a tração na flexão, devido ao aparecimento das bacias de deformação sob as rodas dos veículos, que levam a estrutura a deformações permanentes, e ao rompimento por fadiga. Quanto ao seu uso, os pavimentos podem ser: Rodoviário; Urbano e Aeroportuário. Na pavimentação rodoviária em geral temos grandes extensões de estradas a pavimentar com escassos recursos financeiros, o que leva a procurar resolver o problema com tipos econômicos de pavimentos. Na pavimentação urbana as extensões a pavimentar são menores e os recursos disponíveis são menos escassos. As cargas que atuam sobre um pavimento urbano são da mesma ordem de grandeza das que atuam sobre um pavimento rodoviário. A carga máxima é da ordem de P = 5 tf/roda dupla, com uma pressão variando entre 4 e 7 kg/cm 2. No entanto, um pavimento urbano está mais sujeito aos esforços tangenciais (acelerações positivas e negativas), principalmente nos locais de sinais de tráfego, e sofre mais a ação de águas superficiais. Os pavimentos de aeroportos estão submetidos a influencia das enormes cargas concentradas das modernas aeronaves, com impactos na aterrissagem e a ação da chama dos motores a jato queimando materiais do pavimento, especialmente nas cabeceiras das pistas onde as aeronaves aquecem seus motores antes de decolar. Desta maneira, estes pavimentos estão sujeitos a uma maior “carga por 5

I - A Superestrutura Rodoviária roda”, a uma maior “pressão” e a uma menor “repetição de cargas” do que os pavimentos de estradas . Embora o projeto de pavimentos, quer seja de estradas ou de aeroportos, sigam os mesmos princípios gerais, é conveniente que se estude separadamente o projeto de pavimentos de estradas que pode ser estudado simultaneamente com o projeto de pavimentos urbanos. 3.1 Comportamento estrutural do Pavimento flexível

Um pavimento quando solicitado por uma roda pneumática de um veículo com carga Q/2 que se desloca com uma velocidade V, recebe uma tensão vertical (q) (compressão) e uma tensão horizontal de cisalhamento ( τ), conforme mostrado na figura 9.

Figura 9

A tensão q é diluída pelo pavimento, de modo que o subleito recebe uma tensão bem menor “p 1 “- que deve ser compatível com a resistência do mesmo”“. A tensão de cisalhamento ( τ) agindo na superfície do pavimento exige que a mesma apresente uma coesão mínima (c p). A superfície deve também ser bastante impermeável. Quando a deformação é excessiva, as tensões geradas nas camadas pela tração e cisalhamento podem levar a ruptura do pavimento. O atrito interno e a coesão do ligante não são mais suficientes para garantir a estabilidade. O pavimento se rompe e as deformações se tornam permanente nas diferentes camadas. As tensões geradas no subleito, por efeito das cargas, podem, também, romper o pavimento. Os pavimentos são dimensionados a compressão e a tração na flexão, devido ao aparecimento das bacias de deformações sob as rodas dos veículos, que levam a estrutura a deformar-se permanentemente e ao rompimento por fadiga. 3.2 Camadas do Pavimento Flexível

O pavimento pode ser constituído por uma única camada que seja capaz de simultaneamente: resistir e diluir a tensão vertical de “q” para “p 1” , resistir a tensão horizontal “ τ” e ser razoavelmente impermeável. É o caso, por exemplo do Pavimento de Concreto de Cimento Portland (PCCP), e tem sido muito usado em trechos rodoviários urbanos de muito tráfego. Para o chamado pavimento asfáltico, o mais econômico é dividi-lo em duas camadas: o revestimento, camada superior que resiste a abrasão devido o tráfego, e 6

I - A Superestrutura Rodoviária uma camada de material granular (brita graduada, solo-brita, solos selecionado, ou outro material local como argila expandida – todos sem coesão) que ajuda a diluir a tensão vertical “q” – denominada de Base. (Figura 10) O revestimento asfáltico reage à tensão vertical de compressão “q” fletindo; se for um material mais rígido – flete menos, dilui mais “q” a custa do aparecimento de uma apreciável tensão de tração σt na sua face inferior. Ao contrário, se for menos rígido – flete mais, dilui menos “q” e a tensão de tração é menor. Por outro lado, o revestimento asfáltico com um alto Módulo de rigidez E r colocado sobre uma base granular flexível de baixo Módulo E b pode fletir o suficiente

Figura Figura 710

para despertar uma forte σt e exigir uma grande espessura h r . Pode ser vantajoso dividir-se o revestimento asfáltico em duas camadas asfalticas: uma superior, denominada capa de módulo E c elevado, e a outra inferior de módulo E B intermediário entre Er e e Eb denominada de camada de ligação (“binder” = que faz a ligação) . A capa apoiada sobre o binder e este sobre a base se traduz numa melhor compatibilidade estrutural. Tem-se, então, no caso mais geral: Revestimento = Capa + Binder. Como a tensão vertical de compressão “q” vai diminuindo com a espessura, pode-se dividir a base em duas ou três camadas, denominadas respectivamente de: base (mantido o nome), subbase (recebendo menor tensão pode ser de material menos nobre) e reforço do subleito (material que necessita apenas ser melhor do que o do subleito). Assim, no pavimento flexível são definidas as seguintes camadas: a) Revestimento: Também chamado de capa de base , é a camada mais nobre do pavimento, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego , sendo destinada a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de conforto e segurança, e a transmitir de forma atenuada, as solicitações devido ao tráfego às camadas inferiores.

b) Base: é a camada destinada a resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribui-los e sobre a qual se constrói o revestimento asfáltico. Na verdade, 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 subleito. d) Sub-base: é a camada complementar à base, com as mesmas funções desta e executada quando, por circunstâncias técnicas e econômicas não for

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I - A Superestrutura Rodoviária aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do subleito; e) Reforço do subleito: é a camada de espessura constante, construída se necessário, acima da regularização, com características técnicas inferiores ao material usado na camada que lhe é superior, porém de melhor qualidade do que o material do subleito; f) Regularização do subleito: É a camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e destinada a conforma-lo, transversal e longitudinalmente, com o projeto. A regularização deve dar à superfície as características geométricas – inclinação transversal - do pavimento acabado. Nos trechos em tangente, duas rampas opostas de 2% de inclinação – 3% a 4%, em regiões de alta precipitação pluviométrica e, nas curvas, uma rampa com inclinação da superelevação (Ver figura 11). A regularização não constitui, propriamente, uma camada de pavimento, pois tem espessura variável, podendo ser nula em um ou mais pontos da seção transversal.

Figura 11 – Seção transversal típica de um pavimento flexível

3.3 - Transmissão das cargas ao pavimento

As cargas que solicitam um pavimento são transmitidas por meio das rodas pneumáticas dos veículos. A área de contato entre os pneus e o pavimento tem a forma aproximadamente elíptica, e a pressão exercida, dada a relativa rigidez dos pneus, tem uma distribuição aproximadamente parabólica, com a pressão máxima exercida no centro da área carregada. Como mostra a figura 12. Para efeito apenas de estudo da ação das cargas, visando o dimensionamento do pavimento, pode-se admitir uma carga aplicada gerando uma pressão de contato uniformemente distribuída, numa área de contato circular. A 8

I - A Superestrutura Rodoviária pressão de contato é aproximadamente igual à pressão dos pneus, sendo a diferença desprezível para efeito de dimensionamento.

Figura 12 – Áreas de contato pneu x pavimento Sendo a transmissão de carga feita pelas rodas, as pressões a serem calculadas ou admitidas são referidas em função das cargas de roda, muito embora se faça referência a cargas por eixo. O raio da área circular de contato pode ser calculado para qualquer valor de carga, desde que se conheça a pressão aplicada. Seja uma carga Q transmitida por um eixo simples, possuindo uma ou duas rodas de cada lado do veículo e uma pressão de contato q . A carga da roda será: Q = 2 ⋅ π ⋅ r2 ⋅ q Q/2=

r2 ⋅ q

π ⋅

r =

∴

Q/2 π ⋅q

½

Exemplo 1: Adotando uma pressão de contato de q = 7 Kgf / cm 2 e uma carga de roda

Q / 2 = 5000 Kgf, que é o limite máximo permitido pela Legislação Brasileira, calcular o raio da área circular de contato.

r=

5000 ---------3,14 ⋅7

½ ∴

r = 15 cm

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3.4 - Distribuição das pressões

Para melhor compreender as definições das camadas que compõem um pavimento, é preciso considerar que a distribuição dos esforços através do mesmo deve ser tal que as pressões que agem na interface entre o pavimento e a fundação, ou subleito, sejam compatíveis com a capacidade de suporte desse subleito. A figura 13 mostra a distribuição de pressões, segundo um ângulo α, de tal forma que a pressão de contato q pode ser considerada a pressão aplicada a uma profundidade (Z = 0). A partir daí, as pressões estão referidas às profundidades crescentes, chegando à interface entre o pavimento e o subleito, na profundidade Z, com uma pressão σz .

Figura 13 – Distribuição dos esforços Figura 14 – Vista de perfil e planta do cone de pressões O ângulo de distribuição das pressões ( α ) é função da natureza dos materiais usados no pavimento. Quanto maior o seu valor maior a dissipação (diluição) das tensões, e menor será a solicitação no subleito ( σz). Na determinação da pressão aplicada no subleito ( σz) consideremos situação apresentada na figura 9. A condição de equilíbrio é: Q/2 = q . π . r2 = σz . π . (r + s)2 s = z . tg α σz

σz

=q

r

= q

2

(r + z.tgα ) 1

(r + z.tgα ) 2 2

r

2

=q

( r2 ) ÷

1

 r + z.tgα     r 

= pressão no subleito (Kqf / cm 2); q = pressão de contato (Kgf / cm 2); z = espessura do pavimento (cm); r = raio da área circular de contato (cm); α = ângulo de distribuição de pressão

2

z.

∴σ

= q.

1

  z   1 +  r .tgα     

2

σz

10


Tipos de ruptura de um pavimento

Exemplo 2: Para uma carga por eixo simples Q = 10 tf, aplicada segundo um círculo

de raio r = 15 cm, resultando numa pressão de contato q = 7 Kqf / cm 2 e um pavimento de espessura Z = 20 cm, a pressão aplicada no subleito será. Adotar α = 45 º. σz

= q ⋅

1 - ----------------------1 + (z / r) ⋅ tg α 2

= 7⋅

1 --------------------------1 + (20 / 15) ⋅ tg 45

= 1,3 kgf/cm2 2

3.5 - Carga de roda equivalente

É a carga sobre uma roda simples, com a mesma área de contato que um conjunto de rodas, produzindo o mesmo efeito desse conjunto a uma determinada profundidade. A legislação brasileira estabelece os seguintes tipos e limites de carga por eixo: 

Eixo simples com Roda Simples (ESRS) – máximo de 5 tf :



Eixo simples com Roda Dupla (ESRD) – máximo de 10 tf :



Eixo em Tandem Duplo (ETD) – máximo de 17 Tf



Eixo em Tandem Triplo (ETT) – máximo de 25,5 Tf

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No estudo de carga de roda equivalente interessa saber como as cargas vão ser transmitidas ao pavimento. Como mostra a figura 12, as cargas de roda ou as cargas de eixos próximos, têm seus efeitos sobre os pavimentos superpostos. Para que sejam consideradas isoladas, é necessário uma distância entre os eixos que evite essa superposição de efeitos.

Figura 12 – Efeitos superpostos A figura 12 mostra um caso de rodas duplas, eixo simples, em que temos: l = distância entre as faces internas das rodas; L = distância entre os centros das rodas; Q = carga por eixo simples; Q/2 = carga por roda. O triângulo ABC corresponde à área de superposição de efeitos. Neste caso admitem-se as seguintes zonas de distribuição de tensões:  



Zona 1: do topo até a profundidade l/2, onde cada roda age isoladamente; carga de roda equivalente é Q*/2 = Q/2 Zona 2: a faixa entre a profundidade l/2 e 2L, onde o efeito das duas rodas é superposto e com intensidade variando em função do quadrado da profundidade; a carga de roda equivalente fica: Q*/2, variando de Q/2 a Q. Zona 3: abaixo da profundidade 2L, as duas rodas agem em conjunto, como uma roda apenas. A carga de roda equivalente é Q*/2 = Q

De uma forma genérica e dependendo das condições do subleito, é possível admitir que a espessura necessária de um pavimento é proporcional à raiz quadrada da carga de roda equivalente: z = C . [Q*/2]1/2

sendo C constante.

Das pesquisas conhecidas e da experiência já vastamente desenvolvida no sentido de relacionar carga e espessura de pavimento, conhece-se o seguinte: 12

I - A Superestrutura Rodoviária A – as espessuras dos pavimentos são aproximadamente proporcionais ao logaritmo do número de repetições das cargas de roda; B – vários métodos de dimensionamento já levam em conta essa forma de comparação, procurando associar uma carga de roda ou de eixo padrão às cargas que irão solicitar o pavimento, considerando o número de repetições necessário para produzir os mesmos efeitos. C – a consideração de que as pressões sofrem reduções com a profundidade, devido ao alargamento da base do cone de distribuição, leva a uma parte importante, do ponto de vista econômico, dos estudos visando fixar a estrutura definitiva de um pavimento.

Figura 13 - Carga, pavimento e fundação Como a pressão aplicada é reduzida com a profundidade, as camadas superiores estão submetidas a maiores pressões, exigindo na sua construção materiais de melhor qualidade. Para a mesma carga aplicada, a espessura do pavimento deverá ser tanto maior quanto pior forem as condições do material de subleito. Sem rigorismo extremo, pode-se mencionar a regra de que subleito ruim e cargas pesadas levam a pavimentos espessos; subleito de boa qualidade, e cargas leves levam a pavimentos delgados. De qualquer maneira, sendo as pressões decrescentes com a profundidade, o engenheiro é conduzido a complementar a base com uma camada estruturalmente suficiente com materiais menos nobres do que o material da base. A essa camada complementar dá-se o nome de sub-base. Praticando mesmo raciocínio para essa sub-base, ela pode ser complementada por uma camada de material menos nobre, que recebe o nome de reforço do subleito. Assim, no estudo da pavimentação pode-se obedecer à técnica através de inúmeras opções do ponto de vista econômico, não tendo o menor sentido considerar um atributo sem o outro. Os atributos técnicos exigem a obediência a métodos de dimensionamento, análises estatísticas, cálculos e desenhos. Os atributos econômicos exigem principalmente estudos do tipo benefício x custo, taxa de retorno ou renda capitalizada ou equivalentes, enquanto os atributos financeiros exigem uma avaliação dos recursos disponíveis e das fontes internas e externas de recursos e financiamento. Resumindo, para que o empreendimento de engenharia seja completamente viável é necessário que seja tecnicamente exeqüível, economicamente recomendável e financeiramente realizável.

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3.6 - Bases rígidas

Esses tipos de bases tem acentuada resistência à tração, fator determinante no seu dimensionamento. 3.6.1 - Concreto Cimento: é uma mistura convenientemente dosada e uniformizada de agregados, areia, cimento e água nas dimensões previstas em projeto. É a base que mais se caracteriza como rígida, podendo ou não ser armada com barras metálicas e seu dimensionamento obedece a estudos baseados na teoria de Westergaard. Uma placa de concreto de cimento exerce conjuntamente as funções de base e revestimento. 3.6.2 - Macadame de Cimento: é uma base construída com agregado graúdo – diâmetro máximo entre 50 e 90 mm – cujos vazios são preenchidos por um material de granulometria mais fina, o material de enchimento, misturado com cimento, garante além do travamento das pedras, uma razoável ligação entre elas. 3.6.3 - Solo Cimento: é a mistura de solo escolhido, cimento e água, em proporções convenientes e previamente determinadas. Essa mistura é uniformizada e compactada satisfazendo assim as condições exigidas para funcionar como base do pavimento. 3.7 - Bases flexíveis

3.7.1 - Base de solo estabilizado: é uma camada construída com solo, satisfazendo determinadas especificações – granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade – cuja estabilização pode ser conseguida de forma natural ou artificial. Base estabilizada granulométricamente Base de solo-brita Base de solo-cal Base de solo-Betume ou solo-asfalto Base estabilizada granulométricamente: São executadas pela compactação de um material ou de misturas de materiais que apresentam uma distribuição granulométrica apropriada fixada em especificações, permitindo a obtenção de uma base densa e relativamente impermeável. Base de solo-brita: Quando a granulometria ideal é conseguida por meio de adição de pedra britada para suprir a ausência de material graúdo. Essa adição e mistura do material graúdo é feita geralmente em usina. Base de solo-cal: É uma mistura de solo, cal e água e, às vezes, de “fly ash” (cinza volante), uma pozolana artificial. A cal estabiliza o solo através de modificações na sua plasticidade e sensibilidade a água. Base de solo-betume ou solo-asfalto: É uma mistura de solo, água e material betuminoso usado como aglutinante das partículas. o o o o

3.7.2 - Base de macadame hidráulico: Trata-se de uma base ou sub-base constituída de uma ou mais camadas de pedra britada, de fragmentos entrosados entre si e material de enchimento. Este último tem a função principal de travar o agregado graúdo e a função secundária de agir eventualmente como aglutinante. A introdução do material de enchimento nos vazios de agregado graúdo é feita com auxílio de água, justificando o nome do macadame hidráulico. 3.7.3 - Base de brita graduada: trata-se de um tipo de base que ganhou a preferência entre as bases de pedra. É resultante da mistura feita em usinas de 14

I - A Superestrutura Rodoviária agregados de pedras, sendo estes previamente dosados, contendo inclusive material de enchimento, água e, eventualmente, cimento. Guardadas as proporções. Principalmente quanto à granulometria dos materiais, é uma base que substitui o macadame hidráulico, com grandes vantagens no que concerne ao processo de construção. 3.7.4 - Base de macadame betuminoso: é a base que mais guarda os princípios construtivos de John McAdam, porém usando o betume como elemento aglutinante. Consiste na superposição de camada de agregados interligadas por pinturas de material betuminoso. É chamada também de base negra, sendo que o número de camadas depende da espessura estabelecida em projeto. Os agregados utilizados têm granulometria que corresponde a uma relação de diâmetro de baixo para cima, podendo, inclusive, chegar-se ao nível superior com a granulometria própria da camada de revestimento. 3.7.5 - Base de paralelepípedo e de alvenaria poliédrica (por aproveitamento): como base, correspondem a leitos de antigas estradas que, com a maior velocidade atingida pelos veículos, deixaram de apresentar interesse, dada principalmente a trepidação a alta sonoridade que provocam. Esses antigos revestimentos passaram a ser recapeados com misturas betuminosas, o que justifica a inclusão dessas bases entre as flexíveis, por aproveitamento. 3.8 - Revestimentos rígidos

Os materiais constituintes são os mesmos das bases rígidas, com condições de resistir aos esforços horizontais e distribuir esforços verticais à sub-base. No caso dos paralelepípedos rejuntados com cimento as juntas são feitas com argamassa de cimento e areia, o que dá ao conjunto alguma rigidez, justificando a classificação. O revestimento rígido por excelência, no entanto, é o revestimento de concreto de cimento. 3.9 - Revestimentos flexíveis

3.9.1 - Concreto betuminoso: é o mais nobre dos revestimentos flexíveis. Consiste na mistura de agregados, satisfazendo rigorosas especificações, e o betume devidamente dosado. A mistura é feita em usina, com rigoroso controle de granulometria, teor de betume, temperaturas do agregado e do betume, transporte, aplicação e compressão. 3.9.2 - Pré-misturado a quente: é também uma mistura, obtida em usina, de agregados e asfalto. No entanto, as especificações quanto ao pré-misturado a quente são menos rigorosas do que as do concreto betuminoso, quer quanto a granulometria, quer quanto à estabilidade, ou quanto ao índice de vazios. 3.9.3 - Pré-misturado a frio : pode ser definido como a mistura de agregado e asfalto, onde o agregado é empregado sem prévio aquecimento, ou seja, à temperatura ambiente. É um produto menos nobre que o pré-misturado a quente e o concreto betuminoso. 3.9.4 - Tratamentos superficiais: consistem na aplicação de uma ou mais camadas de agregados ligadas por pinturas betuminosas. Os tratamentos superficiais podem ser: 15

I - A Superestrutura Rodoviária 

  

Simples: uma camada de agregado e uma pintura de betume; Duplos: duas camadas de agregado e duas pinturas de betume; Triplos: três camadas de agregado e três pinturas de betume; Quádruplos: quatro camadas de agregado e quatro pinturas de betume.

Exemplo 3 : Um pavimento deverá ser construído, tendo como base um dos materiais

constantes no quadro abaixo, assentada sobre um subleito de resistência igual a 1,0 kgf/cm2. Considerando a espessura total do pavimento de 30 cm e a solicitação de um veículo parado sobre o mesmo, com carga por eixo simples 20 tf; pressão dos pneumáticos 6 kgf/cm 2 e área de contato pneu - pavimento 706,86 kgf/cm 2, pede-se: a) Determinar as tensões que receberá o subleito, transmitida por uma roda, para cada um dos materiais mostrados no quadro. b) Qual dos materiais será empregado como base para que o pavimento seja o mais estável e econômico possível? Justifique. Base

, graus

α

Areia argilosa Macadame hidráulico Brita graduada Solo - cimento

10 30 45 60 =

(a)

-

q = 6 z = 30 cm r = 15 cm

= q ⋅

σz

- Para α = 10o - Para

- Para - Para

= 30o

α

α

α

= 45o = 60o

Custo unitário/m (R$) 40 75 100 120 Resolução =

Usando-se a equação

1 - ----------------------1 + (z /r) ⋅ tg α 2

kgf/cm2

⇒

σz

= 3,28 kgf/cm

⇒

σz

= 1,29 kgf/cm2

⇒

σz

= 0,67 kgf/cm2

⇒

σz

= 0,05 kgf/cm 2 q

α

α

Pavimento σz

Subleito

(b) Como o subleito possui resistência de 1,0 kgf/cm 2, a brita graduada é a mais indicada para ser usada na estrutura do pavimento pois permite uma dissipação de pressões ( α = 45o ) tal que solicitará o subleito com apenas 0,67 kgf/cm 2 , garantindo sua estabilidade, e será mais econômico por ter menor custo do que o solo – cimento. 16

2 – Estudo do Subleito e Jazida 1.Generalidades O estudo geotécnico do subleito e jazida tem por finalidade fixar as diretrizes que devem reger os trabalhos de coleta de amostras, de modo que se disponha dos elementos necessários para o projeto de pavimentação de uma rodovia. Neste capítulo será visto o reconhecimento de solos do subleito, em estradas com terraplenagem concluída, objetivando o traçado dos respectivos perfis de solos e, também, o estudo de áreas de empréstimos (Jazidas) dos diferentes materiais utilizados em pavimento. 2. Estudo do Subleito Compreende duas etapas: Serviços de campo e Ensaios de Laboratório 2.1 – Serviços de Campo   

Equipamento e pessoal. Sondagem, identificação expedita e coleta de amostras. Apresentação dos resultados e traçado do perfil longitudinal.

2.1.1 - Equipamento e pessoal Trado Picareta Pá Cavadeiras (Chibancas) Manta de lona Saco de lona Etiquetas Trena de 20 m Trena metálica de 2 m Lápis, borracha, esquadro pequeno Prancheta pequena (30 cm x 40 cm) Cápsulas de alumínio ou vidro com tampa Um caminhão Bandeira vermelha

o

o

o

o

o

o

o o

o

o o

o

Um engenheiro fiscal Um laboratorista Quatro operários (abertura dos furos) Um operário (coleta de amostras) Um motorista

o o o o o

o o

2.2 - Sondagem, identificação expedita e coleta de amostras 2.2.1 - Sondagem - A sondagem é feita por meio de furos ou buracos com auxílio do trado, picareta e cavadeira, no eixo longitudinal da estrada e algumas vezes nos bordos, com o objetivo de identificar as diversas camadas ou horizontes do solo do subleito por inspeção expedita no campo. Quando feitas sondagens nos bordos, estas devem ser a 3,50 m do eixo da rodovia; tem por finalidade obter o perfil transversal do solo constituinte do subleito. Executa-se furos de sondagem no subleito e coleta-se amostras para ensaios de laboratório, em número suficiente para se conhecer as características do mesmo. No caso de rodovias, o usual é se fazer furos de até 3 metros de profundidade espaçados longitudinalmente de 40 metros (35 furos a cada Km). Verificada a 17

2 – Estudo do Subleito e Jazida uniformidade do material, podem-se espaçar mais os furos, porém, não reduzindo a menos de 10 furos em cada quilômetro (um furo a cada 100 m).

Figura 11 - Distribuição dos furos de sondagens (DNER) Em cada furo anotar no boletim de sondagens: • • • •

Profundidade inicial e final de cada camada Cota do Nível d’água Material com excesso de umidade Ocorrência de mica; matéria orgânica; etc.

Prof. dos furos (h) : 0,60 m a 1,50 m abaixo da superfície de rolamento ou do greide projetado.

h

h–r (m)

Figura 12 - Disposição dos furos de sondagens 2.2.2 - Identificação dos horizontes – Uma vez aberto um determinado número de furos de sondagem, inicia-se a identificação dos horizontes encontrados, raspando-se, com auxílio da cavadeira, as paredes de cada furo, ao longo de toda a profundidade do mesmo. As cotas dos horizontes encontrados são medidas com auxílio da trena de aço de 2 m, sendo convenientemente anotadas. Os materiais constituintes dos diversos horizontes serão caracterizados expeditamente quanto à textura e identificados quanto à cor, conforme mostrado na figura 20. Sendo solos de granulometria fina, a sua caracterização pode ser feita em relação a uma ou mais propriedades abaixo: a) exame visual b) características de plasticidade c) resistência seca 18

2 – Estudo do Subleito e Jazida d) tato e) cheiro f) ensaio de dilatância Sendo de granulometria grossa, serão identificados por inspeção visual atenta. 2.2.3 - Coleta de amostras – Uma vez identificado cada horizonte de cada furo coleta-se amostras representativas de solos para a realização dos ensaios de caracterização (granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade). O número de ensaios de compactação e de CBR dependerá da uniformidade do subleito. O DNER estabelece a seguinte programação para coleta de amostras, conforme ilustrada na figura 10. a) Furos a cada 200 m. - 50 kg de material (de cada camada) - Ensaios: Caracterização/ Compactação / C.B.R b) Furos a cada 100 m - 5 kg de material - Ensaios: Caracterização/ Compactação c) Massa específica “in situ”. Determinação a cada 100 m, no 1 o horizonte de solo (eixo e bordos) 2.2.4 – Serviços de Laboratório Com as amostras coletadas procedem-se aos seguintes ensaios: granulometria, limite de liquidez, limite de plasticidade, compactação e Índice Suporte Califórnia (CBR). Com os resultados dos ensaios de caracterização, determina-se o índice de grupo e corrige-se a classificação expedita feita no campo por ocasião da identificação dos horizontes, classificando-se os solos de acordo com a classificação HRB e os resultados são apresentados em um quadro-resumo, como o da figura 25. 2.2.5 - Estudo estatístico - O Estudo de subleitos deve ser sub-dividido em trechos com extensão de 20 km, ou menos, desde que julgados homogêneos sob o ponto de vista geológico e pedológico; esta recomendação visa procurar aproximar-se da premissa de que uma análise estatística só pode ser feita com valores provenientes do mesmo universo. A análise estatística é feita mediante o procedimento descrito a seguir: •

•

Para os ensaios de caracterização, sendo o número de amostras de um determinado grupo de solos, superior a 25, devem ser escolhidas aleatoriamente, 25 amostras e ensaiadas; no caso de número de números de amostras ser superior a 9 e inferior a 25 , todas as amostras devem ser ensaiadas; no caso do número de amostras ser inferior a 9, deve-se voltar ao campo e fazer, em pontos convenientemente escolhidos o número de furos de sondagem e coleta de amostras do tipo de solo em causa, necessários a completar o número mínimo de amostras. Para os ensaios de ISC, bastam 9 amostras. a) Média aritmética X=

∑

x

n

x - valor individual n - no de valores individuais 19

2 – Estudo do Subleito e Jazida b) Desvio Padrão: σ

=

∑( Χ− x ) n

2

−1

c) Valores representativos do conjunto: µ1

= X-

1,29

.σ ;

µ2 =

X+

1,29

n

d) Valores máximos e mínimos:

xmin =

µ1 -

0,68 σ

.σ

n

xmax =

µ2

+ 0,68 σ

- Os valores máximos e mínimos serão confrontados com os valores especificados - Se, ao calcularmos X e σ existirem valores individuais fora do limite X ± 2,5.σ, para 9 ≤ n ≤ 20, ou de X ± 3. σ , esses valores serão abandonados. Com os restantes se determinará um novo valor para X e σ. - Após a análise dos resultados, o técnico decidirá qual o destino a dar ao material. 3 – Apresentação dos resultados e traçado do perfil longitudinal . Os dados obtidos na sondagem devem permitir a determinação das características dos solos do subleito e o desenho dos perfis de solos ao longo do traçado. Assim, para cada trecho será elaborada a seguinte documentação: a) Planta de localização dos furos realizados; b) Boletim de sondagens c) Resultados dos ensaios de laboratório; d) Análise estatística e) Perfis dos solos para identificação dos tipos de materiais, com todas as camadas e as indicações das cotas de início e fim de cada uma delas, Indicando a cota do lençol freático (se houver) As escalas habituais para o desenho são as seguintes: - Perfil Longitudinal: horizontal → 1:1000 vertical → 1:100 - Espessura das camadas → 1:10 - Representação esquemática da estrada em planta: direção longitudinal → 1:1000 direção transversal → 1:100 No perfil longitudinal deve constar, para cada camada ou horizonte de cada furo onde foi realizado o ensaio de CBR, o valor deste, o valor do IS, o grau de compactação de primeira camada e a classificação de cada camada. A figura 12 mostra o perfil longitudinal com todos os elementos citados.

60 – 150 cm

.

Figura 13 – Perfil longitudinal de solos 20

2 – Estudo do Subleito e Jazida Para a distinção de cada camada o DNER apresenta a seguinte convenção :

Figura 14 - Convenção utilizada para os solos

4 - Sistema de Classificação do H.R.B

- Adotado pela AASHO a partir de 1945, o sistema de classificação de solos desenvolvido pelo Highway Research Board vem sendo o mais usado para fins de pavimentação. O sistema mostrado na Tabela 1 baseia-se nos resultados de ensaios normais de caracterização de solos, ou seja, o limite de Liquidez, o índice de Plasticidade e o ensaio de granulometria. Os solos são classificados em grupos e sub-grupos: Grupos: A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, A-6 e A-7. O grupo A-1 subdivide-se em dois subgrupos: A-1 a e A-1b O grupo A-2 subdivide-se em: A-2-4, A-2-5, A-2-6 e A-2-7 O grupo A-7 subdivide-se em : A-7-5 e A-7-6 A percentagem que passa na peneira n o 200 estabelece o limite entre solos grossos e solos finos. Se p ≤ 35% , há predominância de granulometria graúda. Os solos que satisfazem esta condição são A-1, A-2 e A-3. Sendo p > 35% indica predominância de finos com propriedades plásticas, são os solos A-4, A-5, A-6 e A-7. As propriedades plásticas dos finos são estimadas pelo Limite de liquidez e Índice de plasticidade que irão definir o subgrupo no qual se enquadra o solo. As condições impostas são: LL = 40% e IP = 10% Os solos que satisfazem a condição de LL ≤ 40% são: A-1, A-2-4, A-2-6, A-3, A-4 e A-6. Os solos que satisfazem a condição LL > 40% são: A-2-5, A-2-7, A-5 e A-7. Os solos que satisfazem a condição de IP ≤ 10% são: A-1, A-2-4, A-2-5, A-3, A-4 e A-5. Os solos que satisfazem de IP > 10% são: A-2-6, A-2-7, A-6 e A-7. No caso do solo A-7, a definição do subgrupo é a seguinte: Se IP ≤ LL - 30 será A-7-5 Se IP > LL - 30 será A-7-6 21

2 – Estudo do Subleito e Jazida

4.1 - Processo de classificação: Com os dados de laboratório, inicia-se a classificação da esquerda para a direita, por eliminação. O primeiro grupo da esquerda que satisfizer os dados será o grupo procurado.

Tabela 1 – Sistema de Classificação de solos do HRB 4.2 - Índice de Grupo (IG) - é um parâmetro empírico que dá uma indicação da capacidade de resistência que terá a infra-estrutura. É obtido através dos resultados dos ensaios de granulometria e plasticidade dos solos: IG = 0,2 a + 0,005 a c + 0,001 b d a = P 200 - 35 , b = P200 - 15 , c = LL – 40 , d = IP - 10 ,

0 < a < 40 0 < a < 40 0 < c < 20 0 < d < 20

IG Qualidade do terreno 0 Excelente 4 Bom 9 Regular 20 Mau Tabela 2 – O Índice de Grupo

O Índice de Grupo pode ser calculado utilizando-se os ábacos da Figura 15, que foram elaborados para resolução da expressão vista acima.

22


Exemplo 1: Um solo que, nos ensaios de caracterização, apresentou os seguintes resultados: LL=58%; IP=17%; P200 = 50%, qual o valor do IG ? Solução: O primeiro ábaco, para P 200 = 50% e IP = 17%, dá: IG 1 = 2,5. O segundo ábaco, para P 200 = 50% e LL = 58%, dá: IG 2 = 4,3. IG = IG1 + IG2 = 2,5+4,3 = 6,8 ou IG = 7,0.

Fig. 15 – Ábacos para a determinação do IG

4.3 - Características e comportamento dos solos Solos A-1 : São constituídos de material graúdo, como pedra e pedregulho e areia, média e fina, com graduação bem distribuída. Possuem ainda um ligante de baixa plasticidade. No caso do solo A-1-a, predominam os materiais, pedra e pedregulho, não apresentam areia fina. No caso do solo A-1-b, predomina a areia média, bem graduada. Solos A-3 : Sua posição na tabela de classificação indica que, no caso de poder também ser classificado como A-2-4, prevalece a classificação A-3, por se encontrar à esquerda, nessa tabela. São constituídos de areia fina de deserto ou praia, sem ligante – argila ou silte – , em pequena quantidade, sem plasticidade. Solos A-2 : É uma das mais importantes faixas de solos, quer pelo comportamento como subleito, quer pela possibilidade de estabilização como ligantes, principalmente cimento. Contém grande variedade de solos granulares misturados com solos finos. Além da condição de terem menos de 36% passando na peneira n o 200, seu comportamento está também condicionado à porcentagem que passa na peneira n o 40. Os solos A-2-4 e A-2-5 contêm uma parte pequena que passa na 23

2 – Estudo do Subleito e Jazida peneira n o 40 com as mesmas características dos solos A-2-4 e A-5. Contem, ainda, alguma quantidade de pedregulho e silte. O silte tem Índice de Plasticidade maior que o IP dos solos A-1 e pode estar misturado com areia fina, sendo que o silte, neste caso, é um silte não plástico, com porcentagem acima daquela encontrada nos solos A-3. Os solos A-2-6 e A-2-7 têm as mesmas características dos solos A-2-4 e A-2-5 no que tange a porcentagem que passa na peneira n o 40, contem argila plástica que dá a esses solos características que se assemelham às dos solos do grupo A-6, no caso dos solos do grupo A-6, às dos solos do grupo A-7, no caso dos solos A-2-7. Solos A-4 : O material característico é um silte não plástico ou moderadamente plástico, geralmente com cerca de 75%, passando na peneira n o 200. Podem também conter uma mistura de silte, areia e pedregulho. Solos A-5 : São semelhantes aos solos A-4. Pela presença de mica ou equivalentes, tem elevado limite de liquidez e baixo índice de plasticidade. Solos A-6 : São solos caracteristicamente argilosos, com 75% ou mais passando na peneira n o 200. Podem conter misturas de solos argilosos, areia e pedregulho. As variações de volume, no estado seco e úmido, representam alto grau de instabilidade, que dá condições para que sejam considerados solos fracos quanto ao comportamento como subleito. Solos A-7 : Em termos de estabilidade, são os solos mais sujeitos a variações de volume. Tem características semelhantes as dos solos do grupo A-6, porém, com elevado limite de liquidez, como os solos A-5. Os subgrupos A-7-5 e A-7-6 diferem quanto ao índice de plasticidade: os solos do subgrupo A-7-5 tem moderado índice de plasticidade, em relação ao limite de liquidez, ou seja LL-30 < IP. Ambos, porém, apresentam grandes variações de umidade, o que, em muitos casos, obriga a substituição desses solos do subleito para garantia de estabilidade. Exercícios: a) Amostra 1 P200 = 52% ; LL = 62% ; IP = 18%

Resp. Solo A –7-5

b) Amostra 2 P200 = 28%; LL = 34% ; IP = 8%

Resp. Solo A-2-4

c) Amostra 3 P200 = 28% ; LL = 34% ; IP = 12%

Resp. Solo A-2-6

d) Amostra 4 P200 = 30% ; LL = 36% ; IP = 8%

Resp. Solo A-4

e) Amostra 5 P10 = 43% ; P40 = 26% ; P200 = 17%

Resp. Solo A-1-b

f) Amostra 6 P10 = 90% ; P40 = 61% ; P200 = 19%

Resp. Solo A-3

g) Amostra 7 P200 = 62% ; LL =8% ; IP = 40%

Resp. Solo A-5

24

2 – Estudo do Subleito e Jazida 4.4 - Equivalência entre a Classificação H.R.B e Sistema de Classificação Unificado Levando-se em conta os critérios utilizados no Sistema Unificado de Classificação e na classificação do Highway Research Board, pode-se estimar uma certa equivalência entre os símbolos utilizados para classificação de materiais semelhantes, conforme mostrado na tabela 3.

Tabela 3

5 – Compactação dos Solos A evolução da compactação deve-se aos trabalhos de O. J. Porter , seguindose o de R. R. Proctor . O primeiro engenheiro da Divisão de Estradas da Califórnia estudou a relação entre a densidade do solo com o seu teor de umidade, quando submetido a uma determinada energia de compactação. Entende-se por compactação de um solo, o processo manual ou mecânico sob a forma de pressão ou apiloamento ou vibração, que visa reduzir o volume de seus vazios, expulsando o ar dos mesmos, e, assim, aumentar sua resistencia, tornando-o mais estável. Trata-se de uma operação simples e de grande importância pelos seus consideráveis efeitos sobre a estabilização de maciços terrosos, relacionando-se, intimamente, com os problemas de pavimentação e barragens de terra. A compactação melhora as características do solo, não só quanto a resistencia, mas, também, nos aspectos: permeabilidade, compressibilidade e absorção de água. O aumento do peso específico que se processa com a densificação do material depende fundamentalmente da energia dispendida e do teor de umidade do solo. A estabilidade alcançada pelo solo depois de compactado permitirá que se mantenha num certo nível de resistência independentemente das variações climáticas, de tal modo que a estrutura não sofra ruptura ou danos significativos. 5.1 – A mecânica da densificação A densificação ou redução do índice de vazios pode ocorrer sob diversas formas: Rearranjo (reorientação) dos grãos  Fratura dos grãos ou de seus pontos de contato  Deformação das partículas  Para melhor entendimento do processo analisemos a situação dos solos coesivos e solos não coesivos.

25

2 – Estudo do Subleito e Jazida a) Solos coesivos (argilas e siltes plásticos) A densificação ocorre pela deformação e reorientação das partículas, e é resistida pela coesão existente entre as partículas. Estrutura floculada Estrutura dispersa

+

água

⇒

Solo compactado

A adição de água provoca a diminuição da coesão, diminuindo a resistência oferecida ao esforço de compactação, aumentando, então, a densificação da massa de solo. b) Solos não coesivos (areias e pedregulhos) A densificação se dá pelo rearranjo e/ou fratura dos grãos ou de seus pontos de contato (fator secundário), e é resistida pelo atrito existente entre os mesmos. A tensão capilar (u P) originada pelas películas de umidade entre os grãos, aumenta a pressão intergranular aumentando o atrito dificultando o entrosamento entre os grãos. - Tensão capilar : u P = -

4.T D10

T – Tensão superficial D10 – diâmetro efetivo dos grãos

- Pressão intergranular (efetiva): σ´ = σ - (-uP) =

σ +

uP

- Resistência ao cisalhamento: S = σ´ . tg φ

φ - ângulo de atrito

Adicionando-se água, a tensão capilar diminuirá, diminuindo o atrito intergranular, tornando o esforço de compactação mais eficiente. No entanto, o excesso de umidade irá produzir, tanto no solo coesivo quanto no solo não coesivo, o aparecimento de pressões neutras que irá impedir a redução dos vazios e qualquer esforço adicional aplicado será perdido. 5.2 - Relação densidade x umidade

Ralph R. Proctor, em 1933, na Califórnia, observou que um solo quando compactado, apresenta uma variação de massa específica seca em função do teor de umidade. Inicialmente, a massa específica seca cresce com o aumento do teor de umidade, até atingir um máximo e depois começa a decrescer para valores, ainda, crescentes de teor de umidade. A ordenada do ponto correspondente ao pico da curva, é a máxima massa específica seca que este solo poderá atingir, para a energia de compactação usada e precisando para isto de um teor de umidade igual a abcissa deste ponto. Estes valores só poderão ser alterados, variando-se a energia aplicada. As coordenadas de ponto máximo, recebem a denominação de teor de umidade ótimo (w ot) e peso específico aparente seco máximo ( γ dmx ).

26


Curva de saturação S = 100%

γ d γ dmx γ dmin

1

( γ z =

w+

)

1 Gs

GC=100% GC=90%

Curva de compactação (Parábola)

γ

1+ w

)

W (%)

wot lado seco

(γ d =

lado úmido

As curvas de compactação, embora sejam diferentes para cada tipo de solo, se assemelham quanto a forma. Esta diferença depende da forma dos grãos, sua granulometria, peso específico e características de plasticidade. Considerando-se o esforço da compactação e melhorando-se a distribuição dos tamanhos dos grãos por aumento do teor w, % de areia ou mantendo-se os teores de argila e silte em proporções somente suficientes para encher os vazios da areia, resultará um aumento sensível do peso específico. Na figura ao lado são mostrados alguns solos compactados com a mesma energia de compactação. 5.3 - Ensaio de compactação

Proctor desenvolveu o procedimento laboratorial de compactação em 1933, que foram padronizados pela AASHTO. No Brasil, a ABNT padronizou este ensaio em seu MB-33. O ensaio consiste em compactar o solo, em camadas, com teores crescentes de umidade, utilizando um soquete que cai de uma altura pré-fixada, dentro de um cilindro metálico, conforme mostrado na figura abaixo. Equipamento

Ensaio: γ d 1

w1

γ d 2

<

w2

γ d 3

<

w3

γ d4

<

w4

......

As curvas de compactação e de saturação do solo são obtidas através das fórmulas a seguir: 27


w= γ d =

Ww Ws

x100 ; W = W s + Ww ; γ =

γ

1 + w

;

γ z

W V

;

1

=

w+

1 Gs

w Ww

- teor de umidade (%) - peso de água nos vazios da amostra de solo Ws - peso das partículas sólidas W - peso total da amostra de solo V - volume total da amostra de solo - peso esp. total úmido da amostra γ - peso especifico aparente seco γ d Gs - densidade das partículas sólidas γ z → Equação da curva de saturação

5.4 - Especificações e Energia de Compactação

E=

P. h. N . n

P - Peso do soquete (kg) h - Altura de queda (cm) N - Número de golpes por camada n - número de camadas V – Volume do molde (cm 3)

( kg.cm/cm3 )

V

Tendo em vista o maior peso dos equipamentos, tornou-se necessário alterar as condições do ensaio, para manter a indispensável correlação com o esforço de compactação no campo. Surgiu, então, o ensaio modificado de Proctor ou AASHTO Modificado e o Proctor intermediário ou AASHTO intermediário. Método

Proctor Normal P.Intermediário P. Modificado DNER – Método A DPT M 47-64 DNER – Método B DPT M 48-64

Peso do Altura soquete de (Kg) queda (cm)

No. de No. golpes camada p/ camada

Volume do cilindro ( cm3 )

Energia de compactação (kg.cm/cm 3)

2,5 4,5 4,5 4,5

30 45 45 45

25 26 55 12

3 5 5 5

1000 1000 1000 2.041

5,6 26,3 55,6 6,1

4,5

45

26

5

2.041

45,7

5.5 - Quantidade de água para atingir a umidade ótima

Para obtenção da quantidade de água necessária para se atingir o teor de umidade ótima do solo procede-se da seguinte maneira: w ot - teor de umidade ótimo ∆w - % de água a ser misturada ao solo, em peso wN – teor de umidade natural do solo, em peso ∆e – perda de umidade por evaporação ∆w

= wot - wN +

∆e

28

2 – Estudo do Subleito e Jazida 5.6 - Esforço de Compactação

Variando-se o esforço de compactação para um mesmo solo, obtem-se curvas de formas similares, no entanto, obter-se-ão valores diferentes para w ot e γ dmx. As diferentes energias de compactação aplicadas ao solo γ d conduzem à formação de “estruturas” de solo compactado diferentes. Assim, aumentando-se a energia de compactação, maior será a densificação alcançada para uma quantidade menor de umidade Linha dos ótimos ótima. A “linha dos ótimos” mostra W (%) esta variação. No campo, ao compactarmos o solo, pode-se usar um teor de umidade um pouco abaixo do ótimo, aumentando-se o esforço de compactação, empregando-se equipamentos mais pesados ou aumentando o número de passadas. 5.7 - Tipos de Esforços de compactação

A forma com que o esforço é aplicado tem grande significado na densidade máxima. Nos solos sem coesão (granulares), o esforço vibratório aplicado sobre uma grande área confinada é mais eficiente, pois reduz o atrito entre os grãos levando-os a um melhor entrosamento. A aplicação lenta do esforço evita a formação de pressão neutra, dando tempo a drenagem. O esforço dinâmico através de impacto, é eficiente, pois, também reduz a aglomeração dos grãos, diminuindo o atrito, facilitando a compactação. O esforço estático não é muito eficiente, pois os grãos acumulando-se uns contra os outros resistem ao deslizamento devido ao atrito. Nos solos coesivos (argilas), um esforço muito grande estático, aplicado de uma só vez numa pequena área é mais eficiente, pois vence a força da coesão. Tanto o esforço dinâmico quanto o esforço vibratório, apesar de produzirem um esforço maior que o esforço estático, são menos eficientes. Nos solos coesivos, a resistencia depende da relação de vazios e da umidade, geralmente, independe do confinamento. Assim, a compactação se torna eficiente nos solos coesivos com pressões mais altas para os solos secos do que para os úmidos. 5.8 - Resistência X teor de umidade do solo compactado

A resistencia do solo compactado pode ser determinada através da Agulha de Proctor e do C.B.R. Agulha de Proctor :

Mede o esforço necessário para cravação de uma agulha padronizada no solo ”in situ” ou na amostra compactada dentro do molde. Os esforços variam com teor de umidade, isto é, aumentando-se a quantidade de água no solo a resistencia diminui. A resistencia correspondente a umidade ótima será a usada para controlar a compactação no campo de acordo com o grau de densificação alcançado pelo solo. (ver figura).

29

2 – Estudo do Subleito e Jazida Resistencia Agulha Proctor R

c.p.

w1

wot

w2

w (%)

As diferenças de resistencia observadas nos corpos de prova compactados abaixo e acima da umidade ótima, faz supor a existência de uma diferença nas propriedades do solo nos dois ramos da curva de compactação. Essa diferença é devido a mudança na estrutura dos solos compactados.

- Alta resistencia - Vazios maiores - Alta permeabilidade - Menor compressibilidade - Maior pressão expansão

- Baixa resistencia - Vazios menores - Baixa permeabilidade - Maior compressibilidade - Menor pressão de expansão

Os solos compactados com umidade abaixo da ótima adquirem um arranjo entre grãos semelhantes ao das estruturas floculadas, as ligações entre as arestas e faces são bastantes fortes e resistem ao esforço de compactação. O aumento do teor de umidade diminui essas forças atrativas (coesão) e os grãos começam a atuar como partículas dispersas na água. Essa tendência será mais pronunciada quanto maior for o teor de água no solo. Assim, os solos compactados teriam, no ramo seco, uma estrutura floculada, tanto mais pronunciada quanto menor a energia de compactação. No ramo úmido a estrutura seria tanto mais dispersa quanto maior for a energia de compactação. No gráfico ao lado, observa-se a variação que ocorre na resistencia com o acréscimo da umidade. Um valor de umidade (w1) inferior a ótima obtem-se uma alta resistencia (R1) , no entanto, se o solo compactado ficar exposto a um excesso de umidade, bem acima da ótima, sua resistencia diminui tornando a camada instável. Portanto, os solos compactados na umidade ótima não corresponderão a d resistências máximas, mas sim, a máximas resistências estáveis, pois a mesma não sofrerá muita variação com uma posterior saturação.

W(%)

w1

wot

w2

30

2 – Estudo do Subleito e Jazida 6– Controle da Compactação Uma vez compactados o subleito, base, sub-base ou outro aterro qualquer, tornase necessário comprovar se os mesmos atingiram o grau de compactação especificado. O controle é feito por um ou mais fiscais e deve abranger as seguintes etapas: a – Lançamento e espalhamento do solo: Caçambas, buldozers, motoniveladora, escarificadores - retirada de raízes, blocos de pedras, destorroamento de solos - espessuras das camadas Solta e s ≤ 30 cm e s = e c Compactada e c ≤ 20 cm b – Verificação da Umidade.

Testes manuais: bolas de material sem sujar as mãos Umidade alta? secagem do solo (aeração) ⇒ uso de arados de disco. ⇒ Umidade baixa? molhar o solo carro pipa

c – Homogeneização do solo Uso de escarificadores e arados de discos para afofar e misturar o material. d – Número de passadas do rolo compactador Fiscalizar a passagem do rolo até que não imprima marcas no solo com profundidade maior do que 5 cm. e – Controle tecnológico para aceitação Verificação do Grau de Compactação 

GC =

dc

x100

γ dMAX

γ dc – Peso especifico aparente seco de campo γ dc – Peso especifico aparente seco máximo de laboratório

Métodos de controle

- Frasco de Areia - Cilindro de Penetração - Óleo - Balão de borracha - Parafina - Hilff (construção de barragens) - Estatísticos

6.1 - Processo do Frasco de areia.

Após o termino da compactação do trecho, a fiscalização deverá obter o valor da densidade aparente seca “in situ”. A aparelhagem consiste no seguinte: Conjunto frasco com areia+ funil Bandeja com orifício ao centro ( φ = 10 cm) Balança para pesagem Conjunto “Speedy” para determinação do teor de umidade Espátula ou colher    



31

c

γ s


Seqüência de ensaio: (a)

(b)

(c)

- Peso da amostra de solo retirada do buraco: W – Peso específico da areia : γ A - Peso da areia no buraco: P b = P1 - ( P2 + P3 ) - Volume do buraco:

Vb =

- Volume da amostra de solo :

Pb ≈

Pb – peso da areia no buraco P2 – peso da areia no funil P3 – peso da areia restante no frasco

γ A

V

(d)

Vb

- Teor de umidade obtido pelo processo do “Speedy” : w (%) - Peso especifico úmido da amostra de solo: - Peso específico aparente seco “in situ” :

γ

=

W V

γ d (campo) =

γ

1+ w

O número de ensaios de comprovação será no mínimo de 1 ensaio por 500 m 3 de aterro compactado. Esses ensaios serão realizados a medida que é executado o aterro. 6.2 - Estágios de compactação no campo

Vários são os fatores que influenciam na eficiência da compactação no campo , os que mais se destacam são:        

Tipo de solo Equipamento de compactação Tipo de esforço empregado Espessura da camada Velocidade de rolamento do equipamento Umidade do solo Pressão aplicada Número de passadas

Tipo de solo : Diversos tipos de solos submetidos a um determinado esforço de

compactação tem valores de densidade máxima e teor de umidade ótima diferentes Tipo de esforço : o aumento da energia de compactação, tanto no campo como no laboratório diminuem o teor de umidade ótima. Umidade do solo: afeta diretamente a densidade. Umidade muito baixa ou em excesso 32

2 – Estudo do Subleito e Jazida conduz a baixas densidades. Haverá um valor ótimo para o qual o solo atingirá a máxima densificação. Pressão aplicada : está associada ao peso do equipamento, a velocidade de rolamento e ao número de passadas. Deve ser aplicada em estágios. A pressão sob o equipamento diminui com a profundidade. A pressão média na camada pode ser maior, diminuindo-se a espessura da camada ou aumentando-se a carga superficial. A compactação mais eficiente é obtida, com a máxima pressão possível que não produza ruptura do solo, isto se consegue através de uma pista experimental. 6.3 - Escolha do Equipamento de Compactação A escolha do equipamento depende do tipo de solo com que será feito o aterro e, também, tendo em vista uma produção racional, do equipamento de transporte coerente com o cronograma definido para a obra. De uma maneira geral, os rolos vibratórios são indicados para solos arenosos, os pés-de-carneiro para solos argilosos e os pneumáticos adaptam-se a quase t odos os tipos de terreno. O equipamento destinado à compactação de solos deverá estar em correspondência com o equipamento utilizado para o transporte do material a ser compactado, de sorte que o volume transportado não exceda em mais de 10% da capacidade de produção do equipamento de compactação.

Equipamento

Solos coesivos

Rolos lisos Rolos de pneus Rolos pé-de-carneiro Rolos de grelha Rolos vibratórios

B B B B M

B = adequado

Solos não coesivos Granulometria Granulometria continua uniforme B M B M I I B M B M

M = aceitavel

Materiais pedregulhosos B M I M B

I = inadequado

6.4 - Especificações de Compactação no Campo – D.N.E.R

A compacidade necessária a uma camada de solo, para alcançar a máxima estabilidade e o mínimo de recalque sob a ação do tráfego, decresce com a profundidade, tendo em vista que as pressões transmitidas pelas cargas de roda também diminuem com a mesma. O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem estabeleceu as seguintes especificações de compactação: 1) Caso dos aterros a) na execução do corpo dos aterros não será permitido o uso de solos que tenham baixa capacidade de suporte e expansão maior que 4%; a camada final dos aterros deverá ser constituída de solos selecionados na fase de projeto, dentre os melhores disponíveis e que tenham expansão menor ou igual a 2%. b) para o corpo dos aterros a espessura da camada compactada não deve exceder 30 cm e, para as camadas finais, esta espessura não deve ultrapassar 20 cm; c) para o corpo dos aterros o grau mínimo de compactação é de 95% e, para as camadas finais, é de 100% com relação ao ensaio AASHO 33

2 – Estudo do Subleito e Jazida normal; a tolerância na umidade de compactação é de ± 3% em relação a umidade ótima. d) Para o corpo do aterro deverá ser feita uma determinação de massa especifica aparente seca “in situ”, para 1.000 m 3 de material compactado, ao que corresponde, também, uma determinação de γ d,max em laboratório; para a camada final deverá ser feita uma determinação de massa específica aparente seca “in situ”, para cada 200 m3 de material compactado, ao que corresponde, também, uma determinação de γ d,max , em laboratório. 2) Caso do reforço do subleito; sub-bases e bases granulares. a) a espessura da camada compactada deve ser, no mínimo, 10 cm e, no máximo, 20 cm; o grau de compactação deve ser, no mínimo, 100% com relação ao ensaio AASHO Intermediário e a tolerância no teor de umidade é de ± 2% em relação a umidade ótima. b) Deve ser feita uma determinação de massa específica aparente seca “in situ” para cada 100 m de extensão da camada compactada, ao que corresponde a uma determinação de γ d,max em laboratório. c) Devem ser feitas determinações de teor de umidade, imediatamente antes da compactação, com espaçamento máximo de 100 m. 6.5 - Considerações finais

Nos solos, a compactação se dá devido a dois fatores:  “Estado de movimentação das partículas, cujo atrito interno é eliminado e são criadas condições para uma eficiente compactação”;  “Forças de pressão-cisalhamento” geradas durante a compactação, que podem ser “estáticas” devido ao peso do vibrador ou do solo, ou “dinâmicas” sob forma de ondas de pressão geradas pelo vibrador. De uma maneira simplificada, as diferentes variáveis que compõem os sistemas de compactação de solos e agregados ou misturas, são:  pressão estática  amassamento  impacto  vibração A combinação certa desses elementos com conhecimento apropriado dos fenômenos que ocorrem nas estruturas compactadas são fatores que conduzem à escolha do equipamento adequado para cada caso. A distribuição granulométrica e tamanho das partículas, teor de umidade, elemento cimentante, proporção de misturas e aditivos, entre outros, são constituintes da camada de pavimento que irão determinar o comportamento das estruturas sob diferentes tipos de compactação. Rolos estáticos de cilindros lisos, rolos de pneus e rolos pés de carneiros estáticos trabalham principalmente por meio de pressão estática sobre a superfície do solo ou outra camada de pavimento. Rolos pés de carneiros combinam a pressão estática, com efeito, de amassamento sendo indicados para argilas e siltes (pata longa ou curta). Em virtude do atrito interno das partículas, a pressão estática tem capacidade limitada de compactação e efeito a pequenas profundidades, especialmente os solos granulares. Rolos de pneus compactam por pressão de amassamento, permitindo variar a pressão sem variar o lastro, sendo indicados para solos granulares e misturas betuminosas. 34

2 – Estudo do Subleito e Jazida Rolos vibratórios e compactadores vibratórios de placa trabalham com uma rápida sucessão de impactos contra a superfície da camada, a partir do qual descem ondas de pressão. As partículas são colocadas em movimento e rearranjadas, tornando o volume de vazios o mais baixo possível. Sua eficiência é maior em relação à compactação estática especialmente em aterros rochosos, cascalho, areia e em misturas betuminosas.

7 - Ensaio CBR (California Bearing Ratio) O ensaio de CBR foi idealizado por O. J. Porter, diretor da Divisão de materiais do California Highway Department, no final dos anos 30, para definir a resistência dos materiais granulares empregados nos serviços de pavimentação. É chamado de Índice de Suporte Califórnia (ISC), que é a determinação da capacidade de suporte do subleito e dos demais materiais construtivos do pavimento. 7.1 – Etapas de execução do ensaio

São as seguintes as etapas na execução do ensaio CBR: a) Preparação do corpo de prova b) Embebição do corpo de prova por 4 dias c) Medida da expansão d) Penetração do corpo de prova e) Traçado da curva de carga x penetração; f) Cálculo do valor do CBR. O material usado na preparação do c.p. é o que passa na peneira de ¾”, sendo a fração retida nesta peneira substituída por igual quantidade de material nela passando e retida na peneira n o 4. A compactação é dinâmica, com a energia especificada no projeto, estando o solo com a umidade ótima. O I.S.C. é geralmente determinado para compacidades correspondentes aos ensaios: AASHTO normal; Intermediário ou AASHTO modificado. Para representar as condições mais desfavoráveis que podem prevalecer após sua construção (nível d’água na superfície do subleito), procede-se a embebição do c.p., que é completamente imerso na água durante 96 horas, tendo contato com a mesma pelo fundo e pelo topo do molde cilíndrico. Durante o período de embebição são utilizadas sobrecargas, que devem representar o peso do pavimento a ser construído sobre o solo ensaiado, com um erro de ± 5 lbs; a sobrecarga mínima a ser utilizada é de 10 lbs, sendo que cada carga anular de 5 lbs eqüivale a , aproximadamente, a espessura de 2,5” de pavimento. Durante o período de embebição mede-se a expansão do c.p., a cada 24 horas, utilizando-se um deflectômetro montado num tripé, que se apoia nos bordos do cilindro sendo acionado por uma haste que se move quando o c.p. se expande e aumenta de altura; a expansão é definida como a relação, em porcentagem, entre o aumento de altura do c.p. ( ∆h) e sua altura inicial (h o). Após o período de imersão deixa-se a amostra drenar durante 15 minutos antes de ser iniciado o ensaio de penetração.

35


A amostra é colocada sobre a prensa de C.B.R onde é submetida a penetração de um pistão padronizado com área de 3 pol 2, à velocidade de 0,05 pol/min. Faz-se a leitura de cargas para penetrações de 0,025” ; 0,05” ; 0,075” ; 0,100” ; 0,200” ; 0,300”, etc. Traça-se a curva pressão - penetração, onde se toma, como abcissas os valores de penetração e como ordenadas, as cargas totais ou pressões no pistão.

Anel calibrado Extensômetro de deformação

Pistão

C.P. Macaco hidráulico

Fig. 16 - Prensa para determinação do ISC

CBR (%) =

Figura 17 - gráfico pressão x penetração

pressão calculada ou corrigida

x 100

pressão padrão

•

Para penetração de 0,1” (2,54 mm):

CBR (%) =

•

Para penetração de 0,2” (5,03 mm):

CBR (%) =

p - pressão, em kg/cm2

p 70 p 105

x 100 x 100

( * ) 70 kg/cm2 e 105 kg/cm 2, são as pressões padronizadas que correspondem, respectivamente, as penetrações de 0,1” e 0,2” do pistão, na pedra britada. O CBR a ser adotado será o maior dos dois valores calculados. Para fins de dimensionamento o valor do CBR será obtido estatisticamente, para subtrechos com um número mínimo de 9 amostras, sendo que o CBR mínimo é definido por X min = µ - 0,68.σ • Se CBR1 > CBR2 , adota-se o valor CBR 1 •

Se CBR2 > CBR1, repete-se o ensaio; caso o resultado persistir, adota-se o CBR2. 36

2 – Estudo do Subleito e Jazida OBSERVAÇÃO: Os denominadores das duas expressões acima indicam que, para as penetrações de 0,1” e 0,2” as resistências obtidas para a pedra britada foram, respectivamente, de 70 kg/cm 2 e 105 kg/cm2. 7.2 – C B R de Projeto

No laboratório, obtém-se o CBR nas condições de compactação próprias do ensaio. Dessa forma, sabendo-se a densidade exigida nos serviços de compactação, pode-se obter o valor do CBR correspondente a essa densidade que o solo terá após compactado no campo. De acordo com as condições de projeto existem dois procedimentos a considerar: 1) Quando o Grau de compactação exigido no campo for igual a 100%. • • • •

Molda-se o corpo de prova na umidade ótima e densidade seca máxima obtida no ensaio de compactação. A energia aplicada corresponde ao da AASHO normal: 5 camadas; 12 golpes por camada; peso de 10 lb; altura de queda de 18 pol. Imersão do c.p. por 96 horas para medida da expansão do solo. Ensaio de Penetração com a determinação do valor do CBR do solo.

2) Grau de compactação exigido no campo inferior a 100%. • •

• • • •

Conhecidos os parâmetros de compactação do solo: w otima ; γ dmax Moldam-se três ou mais c.p. com energias diferentes, na umidade ótima determinando-se as respectivas densidades secas. Por exemplo: 12, 26 e 55 golpes. Mede-se a expansão de cada amostra, durante o período de 96 horas de imersão. Determinam-se os respectivos valores de CBR. Traça-se o gráfico CBR x Densidade seca (Figura 18) Considerando o grau de compactação mínimo especificado, determina-se, então, o valor mínimo do CBR de projeto.

Figura 18 - Correlação entre CBR x Peso específico aparente seco 37


7.3 - Ensaios de campo a) Provas de Carga

A prova de carga (“plate bearing test”) é um ensaio de campo, em que se procura simular as condições que ocorrem na prática, no que se refere a área de carregamento e condições de solicitação; as cargas aplicadas produzem recalques da ordem de 0,1 pol. Em pavimentação, são utilizadas, geralmente, para determinação do coeficiente de recalque, “k”, dos subleitos que é o parâmetro do solo empregado no dimensionamento de pavimentos de concreto de cimento, de acordo com a teoria de Westergaard. São usadas placas rígidas, de diâmetro 30 pol, 18 pol ou 12 pol, cujos resultados são, sempre corrigidos, através de coeficientes teóricos ou práticos. Os ensaios mostram que o gráfico é uma curva convexa, e, convencionou-se que “k” é a tangente de uma reta que passa na origem e pelo ponto da curva correspondente ao recalque de 0,05 pol.

k =

p

0,05

p – pressão, em lbs/pol 2, que provoca o recalque de 0,05 pol. k – coeficiente de recalque, em lbs/pol 2 /pol A prova de carga é empregada, algumas vezes, para a determinação do módulo de deformação ou elasticidade dos subleitos “in situ” ou para a determinação da capacidade de carga para um determinado recalque; em alguns casos é feita a repetição de cargas para simular o efeito do tráfego. b) CBR in situ

Para o ensaio “in situ” , torna-se necessária a existência de uma carga de reação, e a mais adequada é um caminhão. A fotografia a seguir mostra um macaco mecânico adaptado à parte traseira de um laboratório móvel, e utilizado para aplicar carga ao pistão através de um anel de deformação. Uma estrutura feita com tubos metálicos fornece uma referencia independente para medir a penetração por meio de extensômetros fixados a essa estrutura, que por sua vez se apoia em pontos do terreno livre do efeito de deformação do solo, sob a ação do pistão. 38


Para simular o efeito do peso das camadas do pavimento acima do subleito, são colocados pesos de 5 lbs sobre a placa de diâmetro 10 pol com um furo circular no centro, para a passagem do pistão.

Exemplo 2: Num ensaio CBR, foram realizadas medidas de expansão do c.p.

durante o período de embebição (96 h) conforme resultados mostrados no quadro abaixo. São conhecidos: Altura do molde + colar de extensão (H) = 18 cm; Altura do colar de extensão (h) = 6 cm. Qual o valor da expansão do solo ? Leitura (mm) (deflectômetro) 20,000 20,530 21,430 22,120 22,100

Exp. =

∆h hO

x 100

Diferença (∆h) (mm) 0,530 1,430 2,120 2,100

Expansão (%) 0,4 1,19 1,77 1,75

ho = H – h (Alt. Amostra) ho = 18 – 6 = 12 cm ho = 120 mm

Resp. Expansão = 1,77%

39


Exemplo 3: Resultado típico de um ensaio de penetração (CBR) no laboratório

40


8 - Modulo Resiliente (MR) 41

2 – Estudo do Subleito e Jazida Um pavimento sofre ação de cargas repetidas. Neste tipo de solicitação, cada material constituinte da estrutura e o subleito sofrem deformações. Parte destas deformações é recuperável ou também chamada resiliente. O módulo resiliente (MR) de um dado material em uma determinada camada é a relação entre a tensão solicitante e a deformação resiliente. O módulo resiliente pode ser obtido no ensaio dinâmico feito em laboratório. A amostra ensaiada pode estar nas condições de estado que se acredite simular a situação de trabalho. No ensaio triaxial dinâmico se aplica repetidas vezes tensões vertivais ao corpo de prova, medindo-se as deformações recuperáveis respectivas. Diferentes combinações de tensões vertical e de confinamento da câmara triaxial são utilizadas a fim de se simular diversas condições nas quais o materail possa se encontrar em campo. Métodos modernos de dimensionamento de pavimentos flexíveis, como por exemplo, da AASHTO 1986, baseiam-se no valor do módulo resiliente. Estes métodos levam em conta a ruptura do pavimento por fadiga. Apesar do módulo resiliente ser indicado para o dimensionamento de pavimentos, no Brasil existem pouquíssimos equipamentos de laboratório disponíveis; são equipamentos caros e o ensaio envolve diversas dificuldades de execução. Tem-se procurado estabelecer uma relação entre o CBR e o módulo resiliente. Para tanto, é aconselhável que se classifique o solo em um dado tipo de classe, e a partir daí se utilize uma dada correlação válida somente para aquele universo.

42

2 – Estudo do Subleito e Jazida 9. Estudo das áreas de empréstimos 9.1 – Introdução

A procura de ocorrências de materiais se inicia com a coleta de todas as informações possíveis de existência de materiais aproveitáveis ao longo da rodovia em estudo. Inicialmente, deve-se investigar mapas geológicos ou trabalhos que descrevam a geologia da região. Nesta fase de coleta de informações, entramos em contato com os engenheiros rodoviários e geólogos que trabalham na região, e também colhemos informações com os moradores da zona próxima a estrada de modo a definir-se quais as jazidas que devem ser melhor estudadas para o emprego em uma determinada camada do pavimento. Todas as possíveis ocorrências de materiais devem ser examinadas. Sendo que os materiais mais encontrados são: a) Cascalheiras: é a denominação que se dá comumente à ocorrência de material pedregulhoso. Existem vários tipos de cascalhos como, por exemplo, o cascalho ferruginoso, encontrado em Belo Horizonte; as lateritas, encontradas em todas as regiões tropicais e que são utilizadas nos estados do Amazonas, Pará, Maranhão e Acre; o cascalho quartzoso, encontrados em pequenas camadas, geralmente na parte superior dos morros arredondados; o cascalho quartzoso de rios, etc. b) Saibreira: é uma ocorrência de material que passa, geralmente, na peneira de 3/8” (9,51 mm) com grande porcentagem de areia grossa. O material proveniente da decomposição do granito ou gnaisse, que são comuns nos morros, atingindo espessura de vários metros. c) Areias: são depósitos que podem ser divididos em: - Areias de rios: são encontradas nas margens ou leitos de alguns rios. - Areias de várzea: são antigos depósitos, formados em baixadas, onde possivelmente já passou um rio, tendo sido o seu leito deslocado. Podem ser também de formação eólica. - Areias de barrancos – são provenientes da alteração de arenito. d) Pedreiras: são ocorrências de rochas, em geral são facilmente localizadas. O estudo geotécnico das jazidas é dividido em duas fases: prospecção preliminar e prospecção definitiva 9.2 - Prospecção preliminar ou reconhecimento

Colhidas as informações e visitadas as possíveis fontes de material, inicia-se a prospecção preliminar a fim de verificar a possibilidade de seu aproveitamento, tendo em vista a qualidade do material e seu volume aproximado. O reconhecimento compreende: inspeção expedita no campo, sondagens (5 a 12 furos) e ensaios de laboratório. Na inspeção expedita no campo, o engenheiro ou geólogo deve ter em mente todas as indicações possíveis, tais como jazidas indicadas pela fiscalização, pelos moradores da região, taludes de cortes, depósitos aluvionais às margens dos cursos d’ água, etc. Quando se dispõe de fotografias aéreas, é possível, com uma fotointerpretação, localizar-se as jazidas e identifica-las no campo. Completada a inspeção expedita no campo, e julgada aproveitável a jazida, segue-se a fase de sondagem, que deve ser realizada da seguinte maneira: a) Anota-se a posição da jazida em relação ao eixo da estrada; b) Delimita-se aproximadamente a área de ocorrência do material;

42

2 – Estudo do Subleito e Jazida c) Na área limitada abaixo, de acordo com os eu tamanho, deverão ser feitos 5 a 12 furos de sondagem. Sendo uma área considerada como pequena, 5 furos serão suficientes e estes deverão ser localizados um no centro e quatro na periferia, convenientemente localizados. A profundidade dos furos será aquela em que se sentir a possibilidade de aproveitamento ou não do material. No caso de áreas julgadas grandes, recomenda-se fazer 4 furos na zona central e 8 na periferia. d) Deve-se fazer um croquis aproximado de cada jazida, amarrando-se os furos e medindo a distancia entre eles (Figura 20). Cada furo deve ser numerado. Anotam-se as cotas de mudança de cada camada, bem como da capa de material imprestável. e) Coleta-se para cada furo e para cada camada amostras necessárias à realização dos ensaios de laboratório num total mínimo de 50 kg. As cotas limítrofes das diferentes camadas serão devidamente anotadas.

Figura 20 – Croquis da distribuição dos furos de sondagens na prospecção preliminar Na fase de ensaios de laboratório, as amostras coletadas são submetidas aos ensaios de caracterização, equivalente de areia e CBR, devendo este ser determinado tanto para a energia do AASHO Normal como para a energia do AASHO intermediário. Com os resultados dos ensaios realizados, pode-se considerar a jazida como insatisfatória ou não. Ela é julgada satisfatória quando, pelo menos, parte do material se enquadra nas especificações em vigor ou quando há possibilidade de se estudarem misturas. Julgada satisfatória a jazida, segue-se a fase de prospecção definitiva . 9.3 - Prospecção definitiva

Compreende três fases distintas: sondagens, ensaios de laboratório e cubagem. Sondagem - Para execução da sondagem , lança-se uma malha ortogonal de 30 metros de lado dentro dos limites da jazida selecionada, de modo a se ter figuras geométricas regulares, em cujos vértices serão feitos furos de sondagem (Figura 20). De cada furo, e por horizonte de 1 m ou menos, espaçados de 60 m, deve-se coletar uma quantidade de material (50 kg aproximadamente), para realização de todos os ensaios de caracterização, equivalente de areia e CBR, devendo se anotar no boletim de sondagem, com a classificação expedita, conforme mostrada na figura 22. Para cada furo intermediário, ou seja, a cada 30 m, será coletada por cada camada uma quantidade de material (5 kg aproximadamente) para ensaios de caracterização e equivalente de areia. O número de amostras poderá variar de tal

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2 – Estudo do Subleito e Jazida maneira que se tenha um número mínimo de 9 amostras, necessários ao estudo estatístico. BOLETIM DE SONDAGEM MATERIAL DE: Subleito/ ESTRADA: ou Jazida J3 TRECHO: Jaraguá - Saraiva Estaca Furo Posi- Amostra Horizon- Prof. Perfil Classificação Obs. 0 ção n tes (cm) Expedita o Casc.med.am.averm. 51+0.0 F.51 A 0-10 1 F.52 A 0-30 Capa 52+0.0 F.52 A 30-70 1o Casc.grand.am.averm. F.53 A 0-10 Capa Casc.med.am.claro 53+0.0 F.53 A 10-60 1o o Casc.grand.am.escuro F.54 A 0-100 1 Casc.grand.am.averm 54+0.0 F.55 A 0-80 1o o Casc.méd.am.escuro F.56 A 0-100 1

Figura 22 – Boletim de Sondagem na prospecção definitiva

Figura 21 – Croquis da malha de furos de sondagens na prospecção definitiva

Figura 22 – Rede de furos para levantamento mais detalhado

44

2 – Estudo do Subleito e Jazida BOLETIM DE SONDAGEM MATERIAL DE: Subleito/ ESTRADA: ou Jazida J3 TRECHO: Jaraguá - Saraiva Estaca Furo Posi- Amostra Horizon- Prof. Perfil Classificação Obs. 0 ção n tes (cm) Expedita Casc.med.am.averm. 51+0.0 F.51 A 0-10 1o F.52 A 0-30 Capa 52+0.0 F.52 A 30-70 1o Casc.grand.am.averm. F.53 A 0-10 Capa Casc.med.am.claro 53+0.0 F.53 A 10-60 1o o Casc.grand.am.escuro F.54 A 0-100 1 o Casc.grand.am.averm 54+0.0 F.55 A 0-80 1 o Casc.méd.am.escuro F.56 A 0-100 1

Figura 22 – Boletim de Sondagem na prospecção definitiva 9.4 Ensaios de laboratório

Serão executados ensaios de caracterização, bem como do equivalente de areia. O ensaio de granulometria será feito por peneiramento simples, não havendo necessidade de ensaio de sedimentação. Este será usado somente nos casos de solocimento. O ensaio de CBR será feito em amostras virgens, com energia de compactação correspondente ao AASHO intermediário. Com os resultados dos ensaios, calcula-se o índice de grupo e classificam-se os solos constituintes de cada horizonte da jazida em estudo, de acordo com a classificação HRB e determina-se a faixa granulométrica utilizada pela AASHO e pelo DNER. 9.4.1 – Ensaio de Equivalente de Areia - EA

(Método DNER – DPTM 54-63) Definição: É a relação volumétrica correspondente à razão entre a altura do

nível superior da areia (h 1) e a altura do nível superior da suspensão argilosa (h 2) de uma determinada quantidade de solo ou agregado miúdo, colocados numa proveta. O equivalente de areia indica, nas condições previstas no ensaio, a pureza de um determinado material, em relação à fração argila. Este ensaio é muito usado para selecionar o material a ser utilizado na estabilização de solos. Aparelhagem:

a) Peneira n o 4 (4,8 mm) b) Proveta de vidro ou plástico, graduada c) Garrafão com capacidade de 5 litros e dotado de sifão d) Reagentes e) Outros acessórios (tubo lavador, funil, pistão, etc.)

45

2 – Estudo do Subleito e Jazida Ensaio

1- Amostra úmida de solo que passa na # 4 - 110 g 2- Preparação da solução concentrada ( ≅ 5 litros) - 557 g de cloreto de cálcio anidro - 2.010 ml de glicerina - 55 ml de solução de formaldeido - 2.000 ml de água destilada 3- Agitar a proveta com a solução + amostra: 90 ciclos em 30 segundos 4- Deixar a proveta em repouso por 20 min 5- Proceder a leitura do nível superior da argila em suspensão (h 1) 6- Introduz-se o pistão na proveta até o completo assentamento da areia, fazse a leitura do nível da areia (h 2). EA =

h1 h2

x100

Para garantir a qualidade do material quando empregado como camada de base granular ou em misturas de solos, as especificações Gerais do DNER recomendam o seguinte: “ a fração que passa na # 40, deverá apresentar LL ≤ 25%; IP < 6%; quando esses limites forem ultrapassados, o EA deverá ser maior que 30%”. 9.5 Cubagem

Com a rede de furos lançada por ex., de 30 em 30 m e a profundidade de cada furo e cada horizonte, estamos aptos a calcular a volume de cada jazida. O DNER recomenda os seguintes volumes mínimos de cada jazida, de acordo com a camada em que será utilizada. PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E SEMIRÍGIDOS Camada Volume mínimo da Jazida (m3) Regularização reforço do subleito Sub-base Base Revestimento

e

PAVIMENTOS RÍGIDOS Camada

Volume mínimo da Jazida (m3)

2.500

Rocha

1.000

2.000 2.000

Areia Material para subbase (bombeamento)

300 1.200

500

Tabela 4 - Volumes de Jazidas A Figura 22 mostra o esquema de sondagem, onde estão localizados os furos a fim de colher todos os dados necessários: extensão, espessura e volume da camada. Na figura, vê-se um esquema de localização dos furos, os quais devem ser identificados por números. As malhas podem ser retangulares ou triangulares.

46

2 – Estudo do Subleito e Jazida As amostras deverão ser colhidas em número suficiente para garantir a interpretação dos resultados, e em quantidade que permita a execução dos ensaios de caracterização e outros, segundo a finalidade no laboratório. De posse desses resultados, pode-se avaliar a uniformidade do material e a possibilidade de aproveitamento da jazida. Em caso positivo, calcula-se o volume de material ou materiais da jazida multiplicando a área correspondente a cada malha pela média das alturas ou espessuras do material nos furos de cada vértice, ou seja, obtidos os volumes dos vários prismas, o seu somatório fornecerá o volume total da jazida. Quanto ao equipamento e pessoal utilizado na prospecção das jazidas é o mesmo indicado no item 2.1. Exemplo 3: Determinar o volume da Jazida abaixo:

Estaca 42+10m 45+00m 50+0,0m

Furos F1 F4 F2 F3 F5

Profundidade (cm) Descrição 0 - 60 Areia siltosa, 0 – 80 amarelada 0 – 30 0 - 60 0 - 60

Vista espacial F1

F2 30 cm

F4

80cm

60 cm

Disposição dos furos em planta F1

F2

80m F

F4

F3

F5

60m Est 42 + 10m

Eixo da rodovia Est 45 + 0,0

50 + 0,0

- Malha 1 é um retângulo em cujos cantos situam-se os furos de sondagens F 1 , F2 , F3 , F4 Lado 1 = 80 m Lado 2 = Est.( 45 + 0,0m ) – Est (42 + 10m) = 2 + 10 m = 50 m. Área da malha: A 1 = 80 x 50 = 4.000 m2 0,60 + 0,30 + 0,60 + 0,80 Espessura média: z 1 = = 0,575 m 4 Volume do prisma de solo: V 1 = A1 x z1 V1 = 4.000 x 0,575 ∴ V1 = 2.300 m3 47

F5

2 – Estudo do Subleito e Jazida - Malha 2 é um triângulo em cujos vértices situam-se os furos F 2 , F3, F5 Lado 1 = 80 m Lado 2 = Est. (50 ) - Est (45) = Est. 5 = 5 x 20 = 100 m 80 x100 Área da malha: A 2 = = 4.000 m 2 2 0,30 + 0,60 + 0,60 Espessura média : z 2 = = 0,50 m 3 ∴ Volume do prisma de solo: V 2 = 4.000 x 0,50 V2 = 2.000 m 3 Volume total da Jazida: V T = 2.300 + 2.000

∴

VT = 4.300 m3

9.6 Apresentação dos resultados

É conveniente adotar um símbolo para as jazidas de materiais e numera-las, p.ex., jazidas J-1, J-2, J-3, J-3, etc. Para cada uma das jazidas são apresentados os seguintes elementos: Boletim de sondagens Quadro resumo dos resultados dos ensaios (Figura 25) Quadro referente a análise estatística Planta de situação Perfis de solos Os perfis de solos devem ser traçados para todos os alinhamentos do reticulado numa das direções, que deve ser normal à provável frente de serviço. Organiza-se ainda um diagrama de utilização de jazidas ao longo do trecho em serviço, conforme mostrado na figura 26 o o o o o

Figura 26 - Diagrama de utilização de jazidas

48


10 – Jazidas de Lateritas na Região Metropolitana de Belém - Pa

Na RMB e adjacências não há ocorrência de rochas consolidadas ou mesmo de rochas friáveis. Assim, a brita utilizada como material de construção é obtida de cerca de 200 km de distancia de Belém. O seixo, outro agregado que é empregado em lugar da brita, extraído de depósitos aluvionares, sem britagem, é trazido de aproximadamente 170 km de Belém. A laterita, por sua vez, possui uma considerável fração de agregados graúdos conhecidos por concreções lateríticas, retida na peneira no 4, encontrada em grande volume a apenas 20 km de distância. Há mais de duas décadas vem sendo realizados estudos laboratoriais e de campo a cerca das propriedades físicas dos solos lateríticos, e tem-se demonstrado a eficiência do seu emprego em misturas asfalticas ou mesmo em concreto de cimento Portland. No aspecto ambiental, no caso de misturas asfalticas com concreção laterítica, seus finos caracterizados como lateríticos podem ser aproveitados como material de base, sub-base ou reforço de subleito não havendo portanto, resíduo desnecessário neste processo. Recentemente (*) foram estudadas quatro jazidas, situadas ao longo da rodovia BR-316, a saber: - Jazida Jaderlândia no município de Castanhal, a 68 km de Belém ; - Jazida Tota, município de Castanhal, distante 60 km de Belém; - Jazida Boa Vista , município de Santa Izabel do Pará, a 35 km de Belém; - Jazida Nazareno em Benevides, distante 29 km de Belém. 10.1 – A degradação do meio ambiente

A exploração de jazidas implica em alterações ao meio ambiente tais como: a desfiguração da paisagem original e a remoção do solo superficial e da vegetação que recobrem a área a ser explorada. Na região metropolitana de Belém, o horizonte do perfil laterítico de interesse à extração do material de construção, apresenta-se comumente com até 3 m de espessura, resultando na devastação de grandes áreas para obte-los. Estas devastações podem ser minimizadas quando a exploração é realizada de acordo com as normas técnicas estabelecidas pela legislação ambiental. No Estado do Pará, a SECTAM - Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Meio ambiente, é o órgão responsável pela execução de programas e projetos de controle e fiscalização das atividades susceptíveis de degradarem a qualidade do meio ambiente com base no EIA (estudo de impacto ambiental) e do RIMA (relatório de impacto ambiental). Quando a exploração é realizada sem as licenças ambientais, ela pode provocar diversas formas de degradação, às vezes irreversíveis, dentre as quais destacam-se a erosão, o assoreamento dos cursos d’água, a destruição do habitat da fauna nativa, dentre outras. As áreas devastadas pela exploração das jazidas de laterita, quando abandonadas e para determinados níveis de degradação, podem ocorrer processos de desertificação de caráter irreversível, foi o que aconteceu em área próximo a cidade de S. Luiz (MA), cuja retirada excessiva de material ocorreu em 1976. 11 - Estudos para drenagem subterrânea

O Manual de Pavimentação do DNER recomenda que: “o estudo de drenagem dos cortes requer a execução de sondagem nos pés dos taludes. Os furos de sondagem devem ser executados com trado-cavadeira de 4 pol.; quanto à 49

2 – Estudo do Subleito e Jazida profundidade, devem atingir 1,50 m. Quanto ao número recomenda-se, no mínimo, a execução de 4 furos. Nos cortes em que for constatada a presença de água livre, farse-á uma sondagem mais detalhada”. As sondagens deverão ser procedidas, preferivelmente, após a época das chuvas. A verificação da presença do lençol de água nos furos de sondagem deverá ser feita imediatamente após sua execução e, posteriormente, ao cabo de 24 horas, quando se poderá proceder o reenchimento dos furos. A presença de água livre indica a necessidade de drenagem subterrânea. Uma outra situação que pode requerer drenagem subterrânea, é quando ocorre uma camada francamente permeável, assente sobre uma camada impermeável, a menos de 1,50 m de profundidade. Os resultados da sondagem são apresentados num “Boletim de sondagem” conforme modelo ilustrado na Tabela 5. Estaca

Furo no

Lado

Profundidade do Observações lençol d’água

Tabela 5 – Boletim de sondagem para a drenagem subterrânea

50


QUADRO RESUMO DE RESULTADO DE ENSAIOS Rodovia: Distrito: Residência:

Trecho: Subtrecho: Km:

-

DNER

Visto: _________________ Eng. Responsável

Estaca Furo no Amostra no Profundidade (m) G 3” R % 2” A N P 1” U a 3/8” L s o O s N 4 M a No 10 E No200 T R %<0,05mm I %<0,005mm A LL (%) IP (%) Classificação HRB

IG EA C o m p a c

L A B

E n s .

E n e r g i a

C B R

Umid Ótima Dens Seca

Dens Campo %Compactação CBR,% Exp. CBR,% Exp. CBR,% Exp.

ISC final, % Classificação Expedita

Figura 25 – Modelo do quadro resumo dos ensaios de laboratório

51

2 – Estudo do Subleito e Jazida Conhecidos os resultados dos ensaios de compactação e massa específica aparente seca “in situ”, mostrados no quadro abaixo, determine o valor do GCmin do subtrecho compreendido entre as estacas de n o 2 a no 52. Exemplo 4:

Estacas Amostra No Ensaio Law,% boratório. γ dmax Cam γ dc ,kg/dm3 po GC (%)

2 150 18,3 1770 1682

7 151 16,2 1612 1531

12 152 18,8 1500 1440

17 153 17,5 1460 1358

22 154 17,9 1707 1670

27 155 19,9 1660 1580

32 156 16,5 1610 1562

37 157 20,3 1590 1495

42 158 20,8 1539 1432

47 52 159 160 18,5 16,0 1645 1492 1579 1403

95,0

94,9

96,0

92,0

97,8

95,2

97,0

94,0

93,0

95,9

n = 11 valores de GC calculados pela fórmula :

GC = ( γ dc / γ dmax) x 100

a) Cálculo da média aritmética entre os valores GCm =

∑ GC n

GCm = 95,12%

∴

b) Cálculo do desvio padrão σ σ =

∑ ( GCm − GC)

=

2

n−1

1,63142

(GCm - GC) 2 95,12 - 95,03 = 0,0081 95,12 - 94,97 = 0,0225 95,12 - 96,0 = 0,7744 95,12 - 92,0 = 4,4944 95,12 - 97,83 = 7,3441 95,12 - 95,18 = 3,5344 95,12 - 97,02 = 3,6100 95,12 - 94,02 = 1,2100 95,12 - 93,05 = 4,2849 95,12 - 95,98 = 0,7396 95,12 - 94,35 = 0,5929 Σ (GCm - GC)2 = 26,6153

c) Verificação dos limites do estudo -Como 9 ≤ n ≤ 20

X ± 2,5 σ

→

GCm + 2,5 σ = 99,19% GCm - 2,5 σ = 91,03% . OBS: Os limites encontrados abrangem o intervalo dos valores de GC d) Cálculo do GCmin

µ

= GCm -

1, 29 σ n

GCmin = µ - 0,68σ

∴

µ =

94,48%

∴

GCmin = 93,4%

52

94,4

2 – Estudo do Subleito e Jazida Exercícios propostos

1) Numa série de cinco ensaios de compactação (Proctor) foram obtidos os seguintes resultados no quadro abaixo. O volume e o peso do molde cilíndrico são, respectivamente, 0,942 litros e 3.375 g. Traçar a curva de compactação do solo s determine sua umidade ótima e o peso especifico seco máximo. Teor de umidade (%) Peso molde+solo úmido(g)

20,2 5037

21,4 5115

22,5 5162

5,2 9810

6,8 10100

23,4 5173

25,6 5160

Resp. wot = 22,8% ; γ d,max = 1.560 kg/m 3 2) Num ensaio de compactação foram obtidos os seguintes dados mostrados no quadro abaixo. Sabe-se que o volume e o peso do cilindro são 2,321 litros e 5.051 g. Pede-se: (a) Trace a curva de compactação e determine o teor de umidade ótimo e o peso especifico seco máximo. (b) Calcule, quais as umidades que cada corpo de prova deveria ter para ser saturado, supondo o peso específico das partículas igual a 2,65 g/cm3. Umidade de compactação(%) Peso molde+solo úmido (g)

8,7 10225

11,0 10105

13,0 9985

a) wot = 8 % ; γ d,max = 2.065 kg/m 3 b) 14%; 11,5%; 11%; 13%; 15,5% 3) Num atêrro experimental foram medidas as densidades de campo após a passagem do Rolo pé-de-carneiro, obtendo-se os resultados apresentados no quadro abaixo. Sabe-se que as especificações exigem , no mínimo, 95% da densidade seca máxima (do exercício n o2) para o aterro compactado. Qual o número aproximado de passadas que deverá dar o Rolo compactador para que se obtenha aquele valor mínimo ? Resp.

No Passadas (N) 05 10 15 20 25 30

γ d (g/cm

3

)

1,56 1,73 1,81 1,875 1,91 1,95 1,96

4) Realizado um ensaio de penetração com uma amostra de solo, compactada e saturada em determinadas condições, pede-se calcular o ISC desse solo, sabendo-se que para a penetração de 0,1”, foi obtida a carga de 825 kg. O diâmetro do pistão de penetração é igual a 4,97 cm. Resp. ≅ 61% 5) O ensaio de compactação num solo argilo-arenoso apresentou os seguintes resultados abaixo. Pede-se: a) Preencher o quadro de ensaio. b) Determinar a umidade ótima e o peso específico aparente seco máximo. c) No campo, o material compactado apresentou peso específico úmido 1,88 g/cm 3 e umidade 10,4 %. Qual o grau de compactação do atêrro ?. d) Trace a curva de saturação do solo. A densidade dos grãos sólidos é 2,68. Peso molde+solo (g) Peso molde (g) Peso solo (g) Vol. molde (cm ) Teor de umidade (%) Peso esp. úmido (g/cm ) Peso esp. seco (g/cm )

1 2.678,6 1.000

2 2.870,0 1.000

3 3.128,0 1.000

4 3.047,0 1.000

5 2.895,0 1.000

1.000 9

1.000 10

1.000 12

1.000 15

1.000 17

53

2 – Estudo do Subleito e Jazida 6) Qual o n o de golpes que deverá dar um compactador tipo “sapo” em cada ponto do terreno para que possa alcançar a densidade seca máxima do Proctor Normal com a umidade ótima ? Dados do sapo mecânico: Peso= 110 kg; Altura de queda= 30 cm; Diâmetro = 25 cm; Espessura da camada = 10 cm. Resp. 9 golpes 7) Em uma amostra de solo coletada de um furo de sondagem foram realizados ensaios de caracterização e compactação, cujos resultados são mostrados no quadro abaixo. Pede-se: a) Traçar, em escala, a curva de compactação do solo, e dê os valores da umidade ótima e peso especifico seco máximo. b) Trace a curva granulométrica e classifique o solo de acordo com o sistema HRB de classificação. o

Ensaio n Peso esp. umido (g/cm ) teor de umidade (%) Peso esp. seco (g/cm ) Peneira no Abertura (mm) % Passa LL (%) LP (%)

COMPACTAÇÃO 01 02 03 04 05 1,975 2,066 2,127 2,133 2,102 4,1 5,6 7,2 10,1 11,9 GRANULOMETRIA 04 10 40 4,75 2,0 0,42 98,8 97,6 62,6 38,5 30,2

100 0,15 40,3

200 0,075 31,4

0,01 9,0

8) Vai-se compactar um trecho de subleito de uma via. O solo é areno-siltoso. Foi realizado um ensaio de penetração em três amostras compactadas com energias diferentes. os resultados obtidos encontram-se no quadro abaixo. O diâmetro do pistão usado no ensaio de penetração é 4,96 cm. Sabe-se que o peso específico seco máximo obtido no ensaio de compactação Proctor Normal foi de 1,85 t/m 3, e teor de umidade ótima 15%. Amostras A B C

Carga (kg) 0,1” 0,2” 140 165 215 263 280 440

P.Esp.Total (t/m ) 2,021 2,15 2,21

Umidade (%) 17,6 14,2 13,0

Energia de Compactação 4,05 8,91 12,15

Determine o ISC mínimo do solo compactado

54

2 - Estudo do Subleito e Jazida

11 . Empréstimos laterais na Faixa de Domínio 11.1 - Objetivo

Os estudos geotécnicos dos materiais de empréstimos visam á determinação de suas características tecnológicas e à seleção de materiais para utilização, na fase de terraplenagem, na complementação dos aterros, por insuficiência do volume de cortes ou para melhoria dos materiais aplicados nas camadas finais. Os estudos compreendem duas fases:  

Preliminar Definitiva

11.2 – Estudos Preliminares

Em se tratando de empréstimos laterais o estudo preliminar dos materiais é substituído por informações obtidas sobre o tipo de solos ocorrentes, quando do estudo ao longo do eixo (cortes e aterros). Serão determinadas áreas dentro da faixa de domínio onde haja provável ocorrência de materiais com características tecnológicas satisfatórias atendendo aos tipos de solos para utilização como material de empréstimo. Solos de excelente qualidade poderão ser reservados para posterior uso na pavimentação. Não dispondo a faixa de domínio de materiais satisfatórios (solos e rochas) para os fins desejados em qualidade e quantidade, será necessário a procura de ocorrência de materiais fora da faixa de domínio, adotando-se os mesmos critérios de caracterização, cubação, exploração e amarração feitos para as fases de projeto e pavimentação. Os estudos geológicos sempre serão necessários para pesquisa de formações que apresentem características próprias para sua utilização como material de empréstimo, levando também em consideração o fator econômico. Em face das considerações apresentadas, será delimitada a área considerada para o estudo e procedido o mesmo critério para caracterização de ocorrência de materiais. Os empréstimos laterais podem ser feitos através do alargamento dos cortes e escavação ao lado dos trechos em aterros. 11.3 – Estudos Definitivos 11.3.1 – Empréstimos Laterais em Zonas de Corte .

Deverão ser executadas as sondagens conforme as determinações utilizadas para o estudo do subleito, exceto quanto à localização e à profundidade, respectivamente, em relação ao eixo e em relação ao greide. No sentido longitudinal, os pontos de sondagem serão localizados sobre as normais ao eixo, nos pontos em que foram realizadas as sondagens para os cortes sobre o eixo por ocasião do estudo dos cortes, incluindo o subleito. Nos trechos em curva, as sondagens para empréstimos, localizadas na parte externa apresentarão espaçamento maior do que 100 metros fixado como espaçamento máximo entre as sondagens no eixo. Para as áreas de empréstimos com extensão de até 200 m serão feitas, no mínimo, 3 sondagens.

63

2 - Estudo do Subleito e Jazida Posição da Sondagem em relação ao eixo da plataforma: Y Limite da Faixa de domínio

Y F/2 P/2

h

P 2

+ h +

x

1:1

{ x=

2

3m

Sondagem

1:1

h

Y=

x

F 2

- (

P 2

+ h + 3,00)

Y – afastamento do ponto de sondagem, contado a partir do eixo, em metros F – largura da faixa de domínio, em metros P - largura da plataforma de terraplenagem , em metros x – largura da caixa de empréstimo, em metros A distancia de 3,00 m é a largura mínima, segundo recomendações das Especificações Gerais para Obras Rodoviárias. Os empréstimos laterais , em zonas de corte, deverão limitar-se à cota do greide projetado 11.3.2 – Empréstimos laterais em Zonas de Aterro

Longitudinal em zonas estáveis, os pontos de sondagem serão feitos sobre as normais ao eixo. Transversalmente os pontos de sondagem serão afastados do eixo a uma distancia Y dada por: Y=

x 2

+

P 2

+ 1,5 h + 5

{ x=

F 2

-

P 2

+ 1,5 h + 6

h – altura do aterro na seção considerada, em metros x – largura da caixa de empréstimo, em metros F/2

Y h

Aterro

P/2

Limite da faixa de domínio

1:1,5

1,5 h

5m

Sondagem

x

1m

64

2 - Estudo do Subleito e Jazida As sondagens serão do mesmo tipo recomendado para os cortes incluindo o subleito, atendidas as condições particulares de cada área de empréstimo. As profundidades das sondagens serão fixadas em função das características geométricas e hidrogeológicas e hidrológica e paisagística, respectivamente da seção e do trecho em estudo, considerando-se os volumes de materiais necessários. Os empréstimos laterais em zonas de aterro deverão limitar-se a altura máxima de aterro a ser estabelecida.

12 - Distancia media de transporte (DMT) para materiais de jazida 12.1 - Distancia fixa (df)

É a distancia do centro de gravidade da jazida até o ponto onde tem início a distribuição de material na pista. 1o Caso: Trecho AB em construção, jazida situada na posição normal ao ponto B. A

B

di - distancia de transporte df = BJ di = df +

J

AB 2

2o Caso: Trecho AB em construção, jazida situada na posição normal ao ponto C. A

B

C df = BC + CJ di = df +

AB 2

J

3O Caso: Trecho ABC em construção, jazida situada na posição normal ao ponto B. A

B

C

df = BJ a) Trecho AB em construção

J

di = df +

AB 2

b) Trecho BC em construção di = df +

BC 2

65

2 - Estudo do Subleito e Jazida 12. 2 – Determinação da Distancia Media de Transporte ( DMT )

n

∑ Vi.di DMT =

ou

i =1 n

DMT =

∑ Vi

∑ Mt i ∑ Vi

(km)

i =1

Vi - Volume transportado da jazida para atender o percurso

∑ Mt i

= Vi.di

- Momento do Transporte (m 3.km)

12. 3 – Determinação da distancia mais econômica (X).

Na existência de duas jazidas para distribuir material num trecho AD onde deverá ser executado aterro. Não será considerado a disponibilidade de material em cada jazida. A

B

P

L

C

D

Eixo da estrada

de df1

df2 J1 J2

Trecho AB - será utilizado o material da jazida 1 Trecho CD - será utilizado o material da jazida 2 Trecho BC - será utilizado o material de ambas jazidas de - distancia econômica df1 + de = df2 + L - de

⇒

de =

df 2 + L − df 1 2

12. 4 – Determinação do Consumo de material

b

- Seção transversal do aterro:

S = (B + b) .

h

Aterro

h

2

B (m 3 /km)



Consumo/km = (S x 1.000 m)/km



Consumo Total = (Consumo/km) x comprimento do trecho

66

2 - Estudo do Subleito e Jazida 12. 5 – Determinação do volume necessário para o aterro

Para a construção do aterro, inicialmente, a camada de material encontra-se fofa (solta) e deverá ser compactado até uma espessura (h). Durante o processo de compactação, o solo diminui seus vazios, diminuindo seu volume, daí a necessidade de se determinar o volume de material solto a ser utilizado para que seja atingida a espessura prevista. Feito isso, verifica-se se o volume da jazida é suficiente para execução do trecho. Inicialmente, precisa-se estabelecer a relação entre o volume do material no corte (jazida) e no aterro em função de suas densidades. Considerando a mesma massa de material no corte e no aterro, tem-se: γ =

W V

∴

W = γ . V

γ A . VA = γ C

.

VC

{ W – constante →

VC = VA .

γ A γ C

VA - volume de aterro VC - volume de corte γ A - peso específico total aterro γ C - peso especifico total corte

12. 6 – Avaliação da disponibilidade das jazidas

Seja VJ = volume da jazida a) Se VC < VJ - a jazida dispõe de material suficiente para atender a obra. b) Se VC > VJ - neste caso , o volume da jazida não atende o necessário para o aterro, deve-se, então, calcular a distancia máxima que tal jazida poderia atender. 12. 7 – Orçamento aproximado dos serviços

Para elaboração do orçamento, faz-se inicialmente uma classificação aproximada dos vários solos escavados constantes nos diagramas de volumes. Tendo-se os preços unitários de cada tipo de material classificado e conhecido a distancia média de transportes, tem-se o custo dos empréstimos. Custo = (preço/km) x DMT

67

2 - Estudo do Subleito e Jazida Exemplo 5: Determine a DMT para o serviço de execução de reforço do subleito, no trecho

compreendido entre o km 0 e o km 22 conforme mostrado no diagrama de localização das jazidas, abaixo. São conhecidos: Jazidas Volumes no Peso especifico Peso específico total 3 3 corte (m ) total no corte (t/m ) no aterro (t/m 3) 1 30.000 1,6 1,8 2 35.000 1,8 2,0 3 40.000 1,7 1,9 Seção transversal do aterro

12 m 1:2

20 cm

J2

2 km Km 0

km 5

km 12

km 16

1 km

km 22 0,8 km

eixo

J3 J1

Diagrama de localização das jazidas

= Solução =

1) Determinação da área da seção transversal do aterro: 12 m 1

0,2 m

2

α

B tg α = 0,2

a

=

1 2 1 2

∴

a = 0,4 m

B = 12 m + 2.a Área = (12 + 12,8) x

∴

0,2 2

B = 12,8 m ∴

S = 2,48 m2

68

2 - Estudo do Subleito e Jazida 2) Calculo do consumo por km Consumo/km = (2,48 m 2 x 1000 m)/km 2.480 m 3 /km

- O volume de material por km será:

3) Determinação das distancias econômicas

J2 2 km

x

A (km 0)

km 5

P

Q

Km 12 1 km

km 16

y

B (km 22)

0,8 km

J3 J1

de = x =

y =

df 2 + L − df 1 2 2 + 7 −1 2

0,8 + 4 − 2 2

= 4 km

o ponto P situa-se no Km 9.

→

= 1,4 km

→

o ponto Q situa-se no km 13,4

4) Avaliação da disponibilidade das jazidas Jazida 1:

a jazida J 1 deverá distribuir o material no trecho AP de extensão 9 km, o volume total necessário para o aterro será... Consumo total = (consumo/km) x comprimento do trecho Consumo total = 2.480 x 9 = 22.320 m 3 a jazida J2 , deverá distribuir material no trecho PQ de extensão 4,4 km, o volume total necessário para o aterro será... Consumo total = 2.480 x 4,4 = 10.912 m3 Jazida 2:

Jazida 3: a jazida J 3 , deverá distribuir o material no trecho QB de extensão 8,6 km, logo,

o volume total necessário para o aterro será...... Consumo total = 2.480 x 8,6 = 21.328 m 3

69

2 - Estudo do Subleito e Jazida 4.1 – Determinação dos volumes necessários VC = 21.780 x

Jazida 1:

1,8 1,6

= 24.503 m3

Serão necessários cerca de 24.503 m 3 de material para o aterro do trecho AP. Logo, a jazida atende as necessidades, pois dispõe de 30.000 m 3. Jazida 2 :

2,0

VC = 10.648 x

1,8

= 11.832 m3

No trecho PQ serão necessários cerca de 11.832 m 3 de material para o aterro. A jazida dispõe de 35.00 m 3, o que é suficiente para a construção do trecho. Jazida 3 : VC = 20.812 x

1,9 1,7

= 23.261 m3

Esta jazida tem disponível cerca de 40.000 m 3 de material, portanto, irá atender o volume de 23.261 m 3 necessários para a construção do trecho QB. Observação: As Jazidas dispõe de volume de material suficiente para atender a obra. 5) Determinação da Distancia Media de Transporte (DMT) Vi (m 3) 12.100 9.680 7.260 3.388 6.292 14.520 53.240

Jazida 1 Esq Dir 2 Esq Dir 3 Esq Dir Σ

di (km) 3,5 3,0 3,5 2,7 2,1 3,8

Vi.di (m3.Km) 42.350 29.040 25.410 9.147 13.213,2 55.176 174.336,2

Vi = (Consumo/km) x distancia Di = df + Trecho/2 DMT =

∑ Mt i = ∑ Vi

174.336,2 53.240

∴

DMT = 3,275 km

70

71

72

ENSAIO INDICE SUPORTE CALIFORNIA – C B R RESULTADOS

ENSAIO COMPACTAÇÃO

Massa Esp. Ap. Seca: __________kg/m3 I S C: ________ %

Expansão: ______%

Estrada:________________________ Trecho:________________________ Amostra no:_________Data:________ Operador:_______________________ Visto:

3 γ d, max __________ kg/m

w, ótima ________ % Tempo (min) 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Penetração (mm) Leitura Def. Anel 0,63 1,27 1,90 2,54 3,81 5,03 7,62 10,16 12,70

Molde no ______________ Pressão, kg/cm2 I.S.C (%) Calculada Corrigida

EXPANSÃO Data

Hora

Molde no_______ Leitura Diferença Expansão (%)

Peso do Molde:________,kgf Capacidade do Molde:_________ ,m 3 CURVA PRESSÃO X PENETRAÇÃO Teor de Umidade Higroscópica Cápsula no Peso úmido+cápsula Peso seco+cápsula Peso da água Peso da Cápsula Peso do solo seco Teor de Umidade Moldagem Peso Amostra Seca Peso Am. na Umidade Ótima Peso Amostra. na Umidade Higroscópica Teórica Água Evaporação Total

P R E S S Ã O

Massa Especifica Aparente Seca Molde no Volume Amostra Peso molde+solo+água Peso do molde Peso do solo+água Massa esp. solo úmido Massa esp. solo seco Teor de Umidade de Moldagem Cápsula no Peso úmido+cápsula Peso seco+cápsula Peso da Água Peso da cápsula Peso do solo seco Teor de Umidade Teor de umidade médio

0,63 1,27 1,90 2,54

3,81

5,08

7,62

PENETRAÇÃO

10,16

(mm)

73

3 - Materiais para Pavimentação Estudo sobre Agregados Os agregados constituem mais de 90% em peso das diversas misturas usadas em pavimento e daí decorre a importância do seu estudo.

Agregados - são materiais inertes, granulares, sem forma e dimensões definidas, com propriedades adequadas a compor camadas ou misturas para utilização nos mais diversos tipos de obras. São resultantes de rochas fragmentadas em britadores, seixos rolados encontrados nos leitos atuais e antigos dos rios, em jazidas provenientes de alterações de rochas e de escórias de alto forno. O seu emprego nos serviços de pavimentação destina-se a misturas betuminosas, concreto de cimento, bases de calçamento, lastros de obras e outras. 1. Classificação Por se tratar de um material que pode assumir formas e dimensões variadas, resultantes de feitos mecânicos naturais ou dos processos de britagem, e variarem ainda quanto às suas propriedades intrínsecas, herdadas da rocha-mãe de onde se originaram, os agregados podem ser classificados sob diversos aspectos: quanto à origem, forma, dimensões, massa específica aparente, etc. 1.1 – Quanto à origem

naturais artificiais

Agregados naturais - são aqueles utilizados como se encontram na natureza. Exemplos: cascalho, areia e pedregulho. Agregados artificiais - são aqueles que, para utilização, sofrem diversas operações, como britagem e classificação. Exemplos: pedra britada, pó de pedra, argila expandida, etc. Pedras

Granito Diorito Gabro Sienito Diabásio Basalto Gnaisse Calcário Quartzito Arenito

Aspecto Granular, superfície áspera Granular, superfície áspera granular Granular, Superfície áspera Granular, superfície áspera Granulação fina Minerais orientados Granulação geralmente fina ou média Ligeiramente brilhante, áspero ou liso, branco Arenoso, superfície áspera ou lisa, conforme o cimento

Propriedades Peso específico (kg/m3)

Absorção de água

Resistência à compressão (kg/m2)

Resistência ao intemperismo

2.660

< 0,5%

1.500

boa

2.800 2.900

< 0,5% < 0,5%

1.500 1.800

Regular Regular

2.800

< 0,5%

1.500

Boa

2.900 3.000 2.650

< 0,5% < 1,0% Muito variável

2.000 2.000 1.200

Boa boa boa

variável

Muito variável

variável

boa

2.500

< 1,0 %

2.000

ótima

2.500

Muito variável

1.000

Com cimento silicoso, boa.

Quadro 1 – Rochas mais utilizadas para obtenção de agregados

74

3 - Materiais para Pavimentação 1.2 – Quanto a forma A forma das partículas de um agregado é um fator importante a definir suas propriedades e comportamento sob a ação do tráfego, porque formas indesejáveis (lamelares ou alongadas) podem ser a causa de certas anomalias, como a variação no teor de betume necessário em uma mesma mistura betuminosa, além do que, a presença de grãos de quebra mais fácil pode levar a uma alteração total da granulometria de um agregado, inutilizando todo o trabalho de controle realizado durante o projeto e a construção do pavimento. A forma ideal das partículas é a cúbica, que conduz a um maior entrosamento entre as mesmas e, consequentemente, a maior resistência ao cisalhamento e a uma menor área específica. As características ligadas a forma dos agregados são definidas pelo grau de arredondamento e grau de esfericidade. Grau de arredondamento - está ligado à resistência mecânica e à abrasão da rocha-mãe, bem como às solicitações das partículas ao longo do tempo. Assim, suas características podem ser: Angulosos: todos os cantos vivos e não indicam desgaste por abrasão. • Subangulares: cantos mais suaves, a maior parte do agregado não sofreu • abrasão. Subarredondados: cantos bem arredondados, superfície pouco sujeita a abrasão. • Arredondados: aproximam-se da esfera, toda superfície já sofreu abrasão • Grau de esfericidade - é a característica dos grãos de terem forma aproximada da esfera. Assim, suas características podem ser: Esferoidais: grãos que guardam certa simetria em relação ao centro e os que • mais se aproximam da esfera. Achatados: grãos que possuem pequena espessura, assemelham-se a um • disco. Prismáticos: tem dimensão predominante em relação as outras duas; • assemelham-se a um bastão Lamelares: é o caso que mais deve chamar a atenção. A pedra lamelar é • aquela em que a maior dimensão é superior a seis vezes a menor dimensão.

Índice de forma de cada partícula – é a relação entre os seus tamanhos máximos e mínimos. Índice de forma do agregado (Ig) – é a média dos índices de forma das partículas. → Ig ≤ 3 textura rugosa (o ideal) 3 < Ig ≤ 5 → textura lisa → Ig > 5 textura micácea O DNER tem, padronizado, um ensaio de cubicidade para avaliação da forma das partículas de um agregado (DNER - ME 86-64). 1.3 – Quanto ao tamanho das partículas. Intervalo entre as peneiras 2” (50,8 mm) - no 10 (2,0 mm) No 10 (2,0 mm) – n o 200 (0,074 mm) Passando na n o 200 (0,074 mm)

Nome Agregado graúdo Agregado miúdo Filler ou material de enchimento

Quadro 2 – Classificação quanto ao tamanho dos grãos

75

3 - Materiais para Pavimentação Índices Físicos de um agregado As partículas de um agregado apresentam vazios ou poros de duas naturezas: permeáveis e impermeáveis. Por definição os vazios permeáveis são preenchidos por água, após imersão por 24 horas. Vs – Vol. de sólidos das partículas Vi – Vol. de vazios impermeáveis Vp – Volume de vazios permeáveis Vig – Vol. intergranular de vazios Va - Volume de água Vt – Volume total da amostra de agregado Ps – Peso seco das partículas do agregado Pa – Peso de água Pt – Peso total da amostra de agregado Pt = Pa + Ps

Índices Físicos do agregado Relação a) Massa específica aparente úmida, d h dh = Pt / Vt b) Massa específica aparente seca, d d = P s / Vt = dh /(1 + h) c) Massa específica aparente dos grãos, g a ga = Ps /(Vs+Vi+Vp) d) Massa específica real dos grãos, g r gr = Ps / (Vs + Vi ) e) Vazios do agregado mineral, VAM (%) VAM = (V ig /Vt)x100 f) Teor de umidade , h (%) h = (P a /Ps)x100 Quadro 3 – Fórmulas para determinação dos Índices Físicos dos agregados Quando Va = Vp , o teor de umidade correspondente chama-se teor de umidade de absorção do agregado. O teor de umidade de absorção dos agregados miúdos pode chegar a 2%, enquanto nos agregados graúdos não ultrapassa a 0,2%. Quando um agregado é composto de frações com massas específicas dos grãos diferentes, a massa específica dos grãos será dada por:

gm =

100

p1 g1

+

p 2

+ .....

g2

gm – massa específica média dos grãos g1, g2, g3, ..... – massas específicas dos grãos das diferentes frações. p1, p2, p3, ..... – percentagens com que ocorrem estas frações. p1 + p2 + p3 +..... = 100

A determinação desses índices obedecem a normalização da AASHO e DNER, conforme apresentado no quadro 4.

Índice

Método

- Massa específica e absorção de agregado miúdo T84-60 (AASHO) - Massa específica e absorção de agregado graúdo T85-60 (AASHO) - Massa específica aparente de agregados T19-45 (AASHO) - Massa específica real de fillers DNER-ME 85-64 Quadro 4 - Normalização de ensaios para determinação de massas específicas

76

3 - Materiais para Pavimentação 4 - Resistência dos Agregados Quando integrantes de um pavimento, as partículas de um agregado estão sujeitas a um processo de degradação, não só pela abrasão direta do tráfego, como por movimentos recíprocos entre si e pela ação das intempéries. Há materiais, como certas rochas xistosas, que não suportam alguns ciclos de molhagem e secagem, degradando-se completamente, embora exijam o emprego de explosivos para sua extração. Certos materiais provenientes da alteração de rochas sofrem acentuadas modificações em sua granulometria após submetidos à ação do equipamento de compactação. O ideal é que os agregados mantenham as suas características durante a vida do projeto do pavimento e para isso existem vários ensaios com o objetivo de prever estas condições Ensaios Abrasão Los Angeles Abrasão – Máquina Deval Impacto Page Tenacidade Treton Durabilidade Esmagamento

Uso DNER-ME 35-64 França Brasil/EUA Brasil/EUA DNER – ME 89-64 Inglaterra

Quadro 5 – Ensaios de Resistência de agregados

4.1 - Ensaio de Abrasão Los Angeles - É o ensaio mais aceito no Brasil para determinar a resistência dos agregados. Consiste em submeter certa quantidade de agregado, obedecendo faixas granulométricas especificadas, a um misto de impactos e desgaste, quando colocada em um tambor de aço de 80 cm de diâmetro, com velocidade de giro controlada e submetido a ação abrasiva de uma carga de esferas de aço (Figura 2).

Figura 2 – Esquema da máquina Los Angeles

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3 - Materiais para Pavimentação O ensaio é feito com material retido na peneira n o 8. O material fino produzido durante o ensaio é definido como aquele que passa na peneira n o 12 (#1,68 mm). Esse material expresso como porcentagem da amostra total, é a percentagem Los Angeles de desgaste (A%). Num contador instalado na própria máquina contam-se até 500 rotações do tambor, que gira à razão de 33 rotações por minuto, o que dá ao ensaio a duração média de 15 minutos. Após o número de rotações especificado, retira-se a amostra do tambor, passando o material na peneira n o 12, pesando-se o material retido (m f). A diferença entre o peso inicial (m i) da amostra, e o peso final (m f) representa o desgaste sofrido pelo material no ensaio Los Angeles. A(%) =

mi

− m f

x100

mi

As especificações indicam limites superiores para aceitação dos agregados:   

Misturas betuminosas: A ≤ 40% Brita ou pedregulho destinados a bases estabelecidas: A ≤ 50% Macadame hidráulico: A ≤ 50%

As amostras de agregados a serem submetidas ao ensaio devem satisfazer a uma das faixas granulométricas apresentadas no Quadro 6. As faixas granulométricas descritas destinam-se a atender as especificações para camadas que exigem agregados para as mais diversas finalidades. Para cada uma dessas faixas, também se especifica um número de bolas de aço a fazer parte do material submetido à máquina Los Angeles. Peneiras Passa (%) Retida (%) (mm) (pol) (mm) (pol) 38,10 1½ 25,40 1 25,40 1 19,10 ¾ 19,10 ¾ 12,70 ½ 12,70 ½ 9,50 3/8 9,50 3/8 6,35 No 3 6,35 No3 4,76 No 4 4,76 No 4 2,38 No 8 Totais Peso das esferas de aço Número de esferas de aço

A

B

1.250 1.250 1.250 1.250 5.000 5.000 ± 25 12

2.500 2.500 5.000 4.584 ± 25 11

Misturas (g) C 2.500 2.500 5.000 3.330 ± 25 8

D 5.000 5.000 2.500 ± 25 6

Quadro 6 – Faixas de mistura para o ensaio de Abrasão Los Angeles. 5 – Granulometria dos Agregados Como no caso dos solos, há uma escala granulométrica para os agregados, conforme mostrado no item 1.3.

78

3 - Materiais para Pavimentação Na tecnologia do concreto de cimento, a separação entre a fração areia e pedregulho é dada pela peneira n o 4 (4,8 mm), sendo que a fração que passa na peneira n o 200 é designada como material pulverulento. O cimento Portland, do ponto de vista granulométrico, é um filler. Muito usado na tecnologia de misturas betuminosas, além do pó-de-pedra e, eventualmente, pó calcário. Para o concreto cimento, esse material é considerado como aglutinante. Materiais como argilas são considerados como impurezas e devem ser retirados dos agregados. A análise granulométrica de agregados é feita de modo semelhante à dos solos sendo normalizada pela AASHO e DNER, abaixo: AASHO DNER T1160 - Determinação da percentagem DPTM83-63 – Análise Granulométrica de passando na peneira n o 200. Agregados T27-60 – Análise Granulométrica de agregados graúdos. T37-60 - Análise Granulométrica de Fillers Minerais. Quadro 7 – Especificações para ensaios com agregados Pelo aspecto das curvas granulométricas pode-se avaliar o comportamento dos agregados. As curvas revelam dois tipos de granulometria: -

Granulometria contínua

Graduação densa Graduação aberta Graduação uniforme

-

Granulometria descontínua

5.1 - Granulometria contínua – estão presentes todos os tamanhos de partículas, a uniformidade na distribuição dos grãos favorece a misturas densas, pelo melhor entrosamento entre os grãos e o melhor preenchimento dos vazios. Na graduação densa os agregados são constituídos de frações de diâmetros que permitem fácil entrosamento. Nesse caso, além de uma maior resistência do conjunto, a estabilização pode ser feita com menores teores de aglutinante em comparação com agregados de graduação menos densa. Os agregados de graduação densa tem sua granulometria satisfazendo a equação:

p = 100.

 d   D   

n

p = % em peso passando na peneira de abertura d D – tamanho máximo do agregado n – expoente variando de 0,4 a 0,6 n < 0,4 – há excesso de finos n > 0,6 - há deficiência de finos

Na graduação aberta a curva granulométrica apresenta certa continuidade e falta de finos, identificada pela queda acentuada para a porcentagem 0% na parte final. Os agregados de graduação aberta obedecem à relação:

p = 100.

 d   D   

n

n > 0,6

79

3 - Materiais para Pavimentação Na graduação uniforme os agregados possuem tamanho máximo muito próximo do tamanho mínimo. Os agregados de graduação uniforme em que o tamanho mínimo está acima da peneira n o 4 são chamados de agregado tipo macadame. A uniformidade do diâmetro dos grãos é uma condição exigida para determinados serviços na pavimentação, como para o agregado graúdo da base de macadame hidráulico e a primeira camada de agregado para tratamentos superficiais duplos e triplos. A granulometria destes agregados satisfaz a equação: p = 100.

 d   D   

n

n > 0,4

Estes agregados podem, também, ser obtidos a partir de um agregado de granulometria densa ou aberta, pela eliminação da fração abaixo do tamanho mínimo desejado. O Coeficiente de curvatura (Cc) é uma outra forma de estimar a graduação dos agregados. Cc =

( D )

2

30

D10 × D60

D10 – diâmetro da peneira onde passam 30% D30 – Diâmetro da peneira onde passam 30% D60 – Diâmetro da peneira onde passam 60% 1 < Cc < 3 graduação densa →

Diâmetro máximo ou efetivo - é o diâmetro da peneira onde ficam retidos até 10%, ou seja, onde passam de 90% a 100%. Diâmetro mínimo – é o diâmetro da peneira onde passam 5% ou menos.

5.2 - Granulometria descontínua - quando as diversas frações não se completam quanto à obtenção de uma mistura densa. 5.3 - Módulo de Finura (MF) – é um parâmetro granulométrico definido como o quociente da divisão por 100 da soma das percentagens retidas acumuladas nas peneiras de 3”, 1 ½”, ¾”, 3/8”, n o 4, n o 8, n o 16, no 30, no 50, no 100. Este parâmetro é mais utilizado para caracterizar areias na tecnologia do concreto de cimento. Módulo de Finura (MF) Granulometria < 2,40 Areia fina 2,40 – 3,90 Areia média Areia grossa ≥ 3,90 Quadro 8 – Faixas de variação do Módulo de Finura

5.4 - Bica corrida - material obtido pela britagem direta das rochas e colhido antes das peneiras classificadoras. Por extensão, chama-se “bica corrida selecionada” a bica corrida que é classificada em apenas uma peneira, ou seja, todo o material que passa nessa peneira. 5.5 – Classificação comercial das britas – No Brasil, os produtos de britagem, quando comercializados, são apresentados sob a forma de britas classificadas segundo uma numeração em ordem decrescente, correspondentes a diâmetros também decrescentes. Tipos Tamanhos (mm) Brita 3 19 – 50 Quadro 9 – Tipos de brita comercial e Brita 2 9,5 – 38 seus tamanhos máximo e mínimo. Brita 1 4,8 – 19 Brita 0 2,4 – 9,5 Pó de pedra inferior a 2,4

80

3 - Materiais para Pavimentação Para o concreto, a classificação é específica, incluindo-se o termo “pedra de mão” para britas com diâmetro maior que 76,2 mm (3”). Tipos Pedra de mão Brita 3 Brita 2 Brita 1 Brita 0

Tamanho ( mm ) Superior a 76,20 38,10 – 76,20 19,10 – 38,10 9,50 – 19,10 4,76 – 9,50

Quadro 10 – Classificação das britas para o concreto O Prof. Eládio G. R. Petrucci apresenta uma classificação mais detalhada com seis tipos de pedra britada. Tipos Brita 5 Brita 4 Brita 3 Brita 2 Brita 1 Brita 0

Tamanho (mm) 100 – 76 76 – 50 50 – 25 25 – 19 19 – 9,5 9,5 – 4,8

Quadro 11 – Classificação do Prof. Eládio Petrucci

5.6 - Superfície específica do agregado – é a área das faces externas por metro cúbico. Sendo essas superfícies que entrarão em contato com os materiais aglutinantes, seu conhecimento permite uma previsão do consumo de betume. O Quadro 12 mostra as superfícies específicas em função dos diâmetros dos agregados. Diâmetro (mm) 76,2 – 152,4 38,1 – 76,2 19,1 – 38,1 9,5 – 19,1 4,76 – 9,5 2,38 – 4,76 1,19 – 2,38 0,59 – 1,19 0,297 – 0,59 0,149 – 0,297

Superfície específica (m2 /m3) 53 105 210 420 840 1.680 3.360 6.670 13.300 26.670

Quadro 12 – Superfície específica dos agregados 5.6.1 – Superfície Específica em função da granulometria (SE) 1) Fórmula de DURIEZ. 100 x SE = 0,17 . G + 0,33 . g + 2,3 . S + 12 . s + 135 . F G = Fração retida entre as peneiras 20 e 10 mm g= “ “ “ “ “ 10 e 5 mm S= “ “ “ “ “ 5 e 0,315 mm s= “ “ “ “ “ 0,315 e 0,080 mm F= “ “ “ “ “ 0,080 e 0,050 mm

81

3 - Materiais para Pavimentação 2) Fórmula de VOGT 100 . SE = 0,07.P4 + 0,14.P3 + 0,33.P2 + 0,81.P1 + 2,7.S3 + 9,15.S2 + 21,9.S1 + 135.F P4 = Fração retida entre as peneiras 50 – 25 mm (2” – 1”) P3 = “ “ “ “ “ 25 – 12,5 mm (1” – ½”) P2 = “ “ “ “ “ 12,5 – 4,76 mm (1/2” – n o 4) P1 = “ “ “ “ “ 4,76 – 2,0 mm (no 4 – no 10) S3 = “ “ “ “ “ 2,0 – 0,42 mm (no 10 – no 40) S2 = “ “ “ “ “ 0,42 – 0,177 mm (n o 40 – no 80) S1 = “ “ “ “ “ 0,177 – 0,074 mm (n o 80 – no 200) F = Fração passando na peneira n o 200 6 – Misturas graduadas A obtenção de um material dentro de uma determinada granulometria é feita através de diversos processos de cálculos, que visam estabelecer as porcentagens dos componentes que se encontram fora das especificações, a fim de obter uma mistura adequada. As especificações quanto a granulometria apresentam limites inferiores e superiores (quadro 13). Peneira ¾” ½” 3/8” No 4 No 10 No 40 No 200

% que passa Limites Média (Especificação) 100 100 80 - 100 90 70 - 90 80 55 - 73 64 40 - 55 47,5 20 - 30 25 4 - 10 7

Quadro 13 – Exemplo de especificação A curva média de uma especificação é aquela que passa pelos pontos médios dos limites dessa especificação

Figura 3 – Curvas limites de especificações granulométricas

82

3 - Materiais para Pavimentação Existe um grande número de métodos para calcular as porcentagens em que devem ser misturados agregados, para se obter um produto que se enquadre nas especificações. Esses métodos, em síntese, permitem obter uma curva granulométrica resultante dentro da faixa especificada, partindo de materiais que, individualmente, não satisfazem à especificação dada. Dentre os diversos métodos veremos os seguintes: Algébrico ou Analítico  Tentativas ou Aproximações sucessivas  Gráfico de Rothfuchs  6.1 – Método Algébrico 6.1.1 – Caso de três materiais Chamamos ao primeiro material de 1, ao segundo de 2, e ao terceiro de 3. Assim, o material 1 (pedregulhoso) entra na mistura com X%; o material 2 (saibro ou areia) entra na mistura com Y% e o material 3 (solo argiloso) entra com Z%. Cada um desses materiais conterá uma certa quantidade de agregado grosso, fino e abaixo do tamanho # 200. Resta-nos escolher uma determinada granulometria para a mistura final, que conterá uma certa quantidade A de agregado grosso, uma B de agregado fino e uma quantidade C de agregado abaixo do tamanho #200. Organiza-se o quadro abaixo: Componentes Material retido na peneira no 10 Material que passa na no 10 e retido na no 200 Material que passa na no 200 Totais (%) % de mistura

Composição granulométrica (%) Material 1 Material 2 Material 3 a b c

Especificação para a mistura (%) A

d

e

f

B

g

h

i

C

100 x

100 y

100 z

100

Estabelecem-se as seguintes equações : (1) X a + Y b + Z c = A (2) X d + Y e + Z f = B (3) X + Y + Z = 1 Z = 1 - (X + Y) ∴

- Substituindo Z em (1) e (2), e resolvendo as diversas operações algébricas, obtem-se as percentagens da mistura: X ; Y ; Z 2 – Caso de dois materiais. Componentes Agregado grosso Agregado miúdo Passando na # 200 Totais % de mistura

Material 1

Material 2

a b c 1 X

d e f 1 Y

Material Estabilizado A B C 1

Xa+ Yd = A X + Y = 1

X= ∴

Y=

d − A d − a A − a d − a

83

3 - Materiais para Pavimentação 3 – Índice de Plasticidade da Mistura A – Caso de 3 materiais IP =

XF 1 I 1

+ YF 2 I 2 + ZF 3 I 3

XF 1

+ YF 2 + ZF 3

B – Caso de 2 materiais.

IP =

XF 1 I 1 XF 1

+ YF 2 I 2

IP – Índice de plasticidade resultante da mistura X - porcentagem do material 1 na mistura F1 – porcentagem de material 1 passando na # 40. I1 - Índice de plasticidade do material 1. Y – porcentagem do material 2 na mistura. F2 – porcentagem de material 2 passando na # 40. I2 – índice de plasticidade do material 2. Z – porcentagem do material 3 na mistura F3 – porcentagem do material 3 passando na # 40 I3 – Índice de plasticidade do material 3.

+ YF 2

Exemplo 1: Conhecidos os dados de ensaio e especificação na tabela a seguir, determine algebricamente as porcentagens X, Y e Z da mistura. Componentes Retido na # 10 Passa na #10 e retido na #200 Passa na #200 Totais (%) % na mistura

70.X + 30.Y + 20.Z = 50 25.X + 20.Y + 40.Z = 30 X+Y+Z= 1

∴

Composição granulométrica 1 2 3 70 30 20 25 20 40 5 50 40 100 100 100 X Y Z

Especificação (%) 50 30 20 100

X = 0,588 Y = 0,059 Z = 0,353

Verificação: as porcentagens da mistura calculada devem satisfazer à especificação correspondente a cada fração. 0,588x70 + 0,059x30 + 0,353x20 = 49,99 OK !! 0,588x25 + 0,059x20 + 0,353x40 = 30 OK !! 0,588x 5 + 0,059x50 + 0,353x40 = 20,01 OK !! Conclusão: A mistura será constituída de X = 58,8% do material 1 Y = 5,9% do material 2 Z = 35,3% do material 3

84

3 - Materiais para Pavimentação

85

AGREGADOS - EXERCICIOS

1) Conhecido a granulometria de dois agregados, projetar pelo método algébrico a mistura que satisfaça a especificação dada na tabela. Peneira % que Passa Especificação Agregado 1 Agregado 2 ½“ 100 100 100 o N 4 80-100 65 100 o N 10 60-80 30 85 o N 40 30-45 10 50 o N 200 10-16 0 20 2) Dois solos A e B apresentam a seguinte granulometria mostrada no quadro abaixo. Determinar: a) a percentagem retida total acumulada na #200, de cada solo b) a fração de pedregulho, areia e filler, em percentagem, de cada solo.. c) O percentual em cada peneira de uma mistura constituída de 70% de A e 30% de B. d) As percentagens de pedregulho, areia e filler da mistura. e) O Índice de Plasticidade da mistura de solo

Peneira ¾” 3/8” No 4 No 10 No 40 No 200 LL(%) LP(%)

% que passa A B 100 80 60 100 50 80 40 60 10 50 23 45 18 33

3) Dois agregados X e Y, tem as granulometrias apresentadas a seguir. Projetar uma mistura M que satisfaça à granulometria especificada. Peneiras % que passa Especificação Média X Y 1” 95-100 100 100 ½” 70-85 86 77 o N 4 40-55 69 31 o N 10 30-42 51 23 o N 40 20-30 39 13 o N 100 12-22 30 7 o N 200 5-10 17 1 4) Com os dois agregados X e Y do exemplo anterior projetar uma mistura M que apresente 80% passando na peneira n o 10. 5) Deseja-se construir uma camada de base com uma mistura constituída por brita graduada, areia e argila siltosa. Projetar a mistura que atenda a especificação granulométrica conhecida, usando o método gráfico de Rothfuchs. % que passa Peneira Granulometria desejada Agregado disponível Limites Média A- Prod.britagem B- Areia C- Argila siltosa 1” 100 95 ¾” 85-100 70 3/8” 65-100 21 3/16” 55-85 11 100 o N 7 40-70 7 85 o N 36 25-45 2 55 87

No 200

10-25

0

0

100

6) Conhecida a granulometria dos materiais 1 , 2 e 3 do quadro abaixo, pede-se projetar uma mistura que satisfaça a granulometria especificada na coluna “material desejado”. Para a definição dessa coluna, utilize a equação de Fuller-Talbot: p = 100.

d D

Peneira % que passa (Pol) (mm) Mat. 1 Mat. 2 Mat. 3 Material desejado 1” 25,4 100 100 100 ¾” 19,0 86 100 100 3/8” 9,5 34 93 100 o N 4 4,8 15 81 100 o N 10 2,0 6 58 98 o N 40 0,42 4 8 90 o N 200 0,074 0 2 27 Usar o processo analítico e o método gráfico de Rothfuchs. 7) Dados quatro agregados, X, Y, Z e R, cujas granulometrias se apresentam a seguir, projetar uma mistura M, que satisfaça a granulometria especificada. Peneira % que passa X Y Z R Especificação Tolerância 1” 100 100 100 100 100 ±7 ¾” 71 100 100 100 90 ±7 ½” 35 100 100 100 78 ±7 3/8” 10 85 100 100 70 ±7 o N 4 2 56 98 100 56 ±7 o N 10 1 32 91 100 42 ±4 o N 40 0 11 59 98 21 ±4 o N 100 0 6 16 91 11 ±4 o N 200 0 3 2 71 4 ±2 8) Dois agregados tem que ser misturado com um filler arenoso para se enquadrar na graduação requerida. Projetar a mistura conhecendo-se as granulometrias dadas no quadro abaixo. Peneira % que passa Especificação Agregado 1 Agregado 2 Filler ¾” 100 100 100 ½” 80-100 100 87 3/8” 70-90 91 75 o N 4 50-70 79 58 o N 8 35-50 48 35 100 o N 30 18-29 25 17 80 o N 100 8-16 16 8 53 o N 200 4-10 10 2 40

88

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE 1. Introdução A estabilização granulométrica consiste na mistura de dois ou mais solos, de forma que o material obtido tenha maior estabilidade em relação ao solo natural, com resistencia ao cisalhamento suficiente para suportar as tensões impostas pelo tráfego, sem que ocorra ruptura e com deformação aceitável, compatível com a f lexibilidade do pavimento. Para a construção das sub-bases e/ou bases estabilizadas deve-se ter em mente que duas operações já foram executadas: o preparo do subleito e, quando necessário, a camada de reforço. O preparo do subleito consiste na operação de regularização e compreende a parte da plataforma comum aos cortes e aterros, abrangendo, portanto, a pista e acostamento. O movimento de terra da regularização deve ser no mínimo, cortando-se ou aterrando só o que for absolutamente necessário, para conformar a estrada transversalmente e longitudinalmente, devendo a mesma ser umedecida na umidade ótima e compactada até atingir 100% do ensaio AASHO NORMAL, em toda a largura da plataforma. A camada de reforço será executada todas as vezes que o projeto do pavimento assim o exigir. Assim, será empregada uma camada do material de espessura constante, que passa a fazer parte integrante do pavimento, e que, por circunstancias técnicas, será executada sobre o subleito regularizado. O material a ser empregado no reforço deve apresentar características superiores ao do material do subleito. A sua largura é igual à da regularização.

2. Fases da construção das Sub-bases e bases. A construção das sub-bases ou bases estabilizadas granulométricamente envolve quatro fases: pulverização, espalhamento, mistura e compactação.

2.1. Pulverização Tratando-se de solos puramente granulares, a pulverização é desnecessária. No entanto, quando um dos materiais é de natureza coesiva, torna-se necessária sua pulverização, usando-se máquinas apropriadas como escarificadores, grades de disco, arados, cultivadores de dentes flexíveis e mais modernamente as “pulvimix”. O grau de pulverização exigido é de 80%,ou seja, se o material tem x% passando na peneira n o 4, deve, após a pulverização, ter apenas 80% de x passando na mesma peneira. Para se obter melhor rendimento na pulverização, deve-se umedecer o solo para que ele se situe dentro do limite plástico, porém, abaixo do ponto em que a argila fique pegajosa. Em regiões secas é fácil conseguir-se o teor de umidade mais vantajoso pela adição de água. Em regiões úmidas, onde o solo já tem uma umidade natural acima do ponto em que a argila fica pegajosa, torna-se necessário fazer a aeração do solo, o que traz atrasos consideráveis ao trabalho de pulverização.

2.2. Espalhamento e mistura 2.2.1. Mistura na estrada 2.2.2. Mistura com emprego de máquinas móveis 2.2.3. Mistura em Usina fixa 89

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE Nos três casos as operações são: espalhar, pulverizar (quando necessário), umedecer e compactar. 2.2.1. Mistura na estrada ( “mix-in-place” ) É feita no próprio leito da estrada, misturando-o com o solo importado de melhor qualidade, obedecendo a dosagem dos solos previamente estabelecida, a fim de que o material resultante se enquadre numa das faixas de especificação. È importante que a mistura de solos esteja na umidade ótima, para obter-se a densidade máxima da camada compactada.

Equipamentos usados: Trator, motoniveladora, grades de discos, arados de discos, caminhão basculante, caminhão-pipa (irrigadeira), rolo compactador pé-de-carneiro, rolo pneumático liso, rolo de grelha, placa vibratória ou sapo mecânico.

Grade de discos rebocada por trator – revolve e mistura os solos

Escarificador para desagregar terreno duro

Seqüência construtiva: 1) Preparo do material do subleito – material A – pulverização (uso de grades de disco ou arados) e controle da espessura solta do material. 2) Importação do solo B e espalhamento na pista (por volume). 3) Verificação da umidade – amostragem da mistura 4) Proceder a mistura com grades de disco, arados e motoniveladora.

90

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE 5) Compactação com rolo adequado, em geral, pé-de-carneiro vibratório. A espessura solta é cerca de 25% maior do que a espessura compactada final. 6) Verificação da espessura do projeto. Ensaio de compactação para verificar o GC. 7) Rolagem final – com solo pneumático liso para acabamento da camada e regularização da pista

Espessura do material solto a) Caso de um só material: o cálculo da espessura e s do material solto a ser colocado na estrada para se obter a espessura e c compactada prevista no projeto do dimensionamento é : es = ec .

γ c γ s

e s - espessura solta e c - espessura compactada γ c – peso especifico do material compactado seco γ s – peso especifico do material solto seco

b) Caso de dois materiais: Tendo-se de se construir uma base estabilizada usando-se dois materiais cujas proporções foram calculadas no laboratório em X% de material M 1 e Y% de material M2 , tem-se que a espessura solta de cada material será dada por: esM1 = X . ecM . esM2 = Y . ecM .

cM

γ sM 1 γ cM γ sM 2

ecM – espessura compactada da mistura esM1 – espessura solta do material M1 esM2 – espessura solta do material M2 X – proporção do material M1 na mistura Y – proporção do material M2 γ cM – peso especifico da mistura compactada γ sM1 – peso especifico do material solto M1 seco γ sM2 – peso especifico do material solto M2 seco

Marcação no campo: Com o auxílio do topógrafo, marca-se em toda largura prevista para a camada de base ou sub-base, em estacas fixadas no terreno, respectivamente, as alturas ou espessuras dos materiais a misturar . Para uma indicação desta espessura, esticam-se cordéis nos pontos correspondentes aos marcados nas estacas, tendo-se, assim, a indicação da altura a espalhar de cada material.

91

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE Espalhamento: Pode ser feito de duas maneiras - por intermédio de caminhões basculantes, que descarregam o material na pista, aproximadamente na espessura desejada – ou, os materiais são depositados em montes espaçados, ao longo do eixo, e em seguida espalhados pela motoniveladora e conformando-o nas seções transversal e longitudinal previstas, tomando-se como referencia os pontos marcados nas estacas. Recomenda-se deixar um excesso de 2 a 3 cm na espessura compactada, na última camada, no caso de o espalhamento e compactação serem feitos em etapas, para o acabamento final. Umedecimento e compactação: O umedecimento na umidade ótima de compactação é feito por meio de caminhões-pipa em sucessivas passagens, seguindo-se sempre a grade de disco, arado ou a motoniveladora para distribuição uniforme de umidade em toda a espessura da camada. Na seqüência, o material e compactado com o rolo adequado conforme projeto, sendo o acabamento final dado pelo rolo pneumático liso. A base de solo estabilizada deve ser imediatamente imprimada, evitando-se a perda, por evaporação, de parte da água utilizada na compactação. 2.2.2 – Mistura com emprego de máquinas móveis Para obras de grande porte a mistura pode ser feita de maneira mais controlada tecnicamente e com produção maior quando se usa a pulvimisturadora ou “pulvi-mix”. É um equipamento dotado de uma caixa com um eixo provido de pás que pulveriza, mistura os solos e umedece-os. O material misturado sai pela parte posterior da máquina, através da abertura com altura regulável para determinar a espessura solta da camada. Em seguida será compactada normalmente com os rolos de compactação. O conjunto é rebocado por trator ou pode ser autopropelido.

2.2.3 – Mistura em Usina Fixa – Sistema de alimentação, que permite a entrada de mais de um material, sendo provido de um elevador de caçamba; – Sistema de injeção de água, com medidor de precisão, para controlar a água a ser adicionada ou aditivo; – Misturador, que permite uma mistura completa e uniforme dos materiais componentes da mistura; – Algumas usinas fixas possuem desintegrador de finos.

92

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE

1 – Silos de solos (A - B - C). Abertura da comporta controlada 2 – Correia transportadora de materiais (proporcionamento) 3 – Elevador de canecas 4 – Misturador de solos rotativo e adição de água. Poderá haver dispositivos para cimento, cal, asfalto, para produzir outras misturas estabilizadas. 5 – Comporta de descarga 6 – Caminhão para transporte e espalhamento na pista. 3. Bases granulares São constituídas de agregado mineral, cujos vazios são ocupados por material de granulometria fina ou muito fina (“filler”), como pó de pedra, areias finas, etc. O agregado pode ser natural (cascalho) ou artificial (brita). Principais bases granulares: • • •

Macadame hidráulico Brita graduada Bica-corrida

3.1 – Base de macadame hidráulico Consiste numa camada de brita graúda ( φ = 2” a 3” ) compactada mecanicamente, cuja estabilidade é obtida principalmente pelo entrosamento entre as partículas do agregado (atrito interno) em conseqüência da compactação. Para aumentar a estabilidade, os vazios da camada são preenchidos com material fino (“filler”). A camada de brita é de granulometria aberta e uniforme. o DNER especifica três faixas granulométricas para o agregado grosso e uma para o filler. Agregado Grosso Agregado fino Agregado % que fino Passa (Filler) Peneira # % que passa A B C Peneira # 4” 100 3 ½” 90 – 100 100 3/8” 100 o 2 ½” 25 – 60 90 – 100 100 n 40 85 – 100 o 1 ½” 0 – 15 0 – 15 35 – 70 n 100 10 - 30 ¾” 0-5 0-5 0 - 15 Abrasão Los Angeles < 50 Material que passa na # 40: LL < 25%; IP < 6% 93

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE Construção da camada Conforme a faixa granulométrica escolhida tenha agregados de maior tamanho máximo, as espessuras correspondentes são variáveis. Em geral, usa-se camadas de 10, 15 ou 20 cm, executadas em duas etapas de 2x5, 2x7,5 ou 2 de 10 cm. a) Distribuição do agregado sobre a sub base ou subleito com equipamentos especiais para espalha-lo. Após a compactação com rolos de rodas metálicas lisas, a camada solta sofre recalque de cerca de 25%. b) Rolagem de compactação. Com a passagem dos rolos pesados de 10/12 ton obtemos a redução da espessura e um bom entrosamento entre os fragmentos (atrito interno). c) Espalhamento do filler e umedecimento intenso com várias passagens de caminhão-pipa para obter-se o enchimento dos vazios com o filler. Prosseguese a irrigação até a saturação, com nova aplicação de filler onde for necessário, daí a designação de macadame hidráulico. d) Rolagem final com compressor pesado até que os fragmentos não se movam ante a passada das rodas do rolo. O macadame hidráulico, dependendo da granulometria do material e da compactação, pode atingir valores de CBR > 60 ou até 80%. 3.2 – Bases de brita-graduada É material que substitui o macadame hidráulico quando se deseja uma base com CBR > 80%. Trata-se de camada com granulometria contínua, com volume de vazios reduzido (de 10 a 20%) o que aumenta a estabilidade da camada. A composição da mistura é feita em usina, o que melhora o controle tecnológico e permite a alta produção. É apropriada para serviços de alta qualidade e em grandes volumes, com custo maior do que o macadame hidráulico. Pode ser espalhada com motoniveladora ou espalhadeiras mecânicas que proporcionam rapidez de execução e economia de mão de obra. Especificações para a brita graduada: a) Faixas granulométricas: Peneira # % que Passa 2” 100 1 ½” 90 – 100 1” 100 ¾” 50 –85 90 – 100 3/8” 35 – 60 80 – 100 #4 25 – 45 35 – 65 # 40 8 – 22 8 – 25 # 200 2-9 2–9 b) Abrasão Los Angeles: < 40% 3.3 – Bases de bica-corrida É mistura de agregados sem classificação granulométrica, isto é, uma mistura de agregados desde os muito finos até os de graduação grossa, mas não há o proporcionamento em faixas granulométricas especificadas. Substitui a brita graduada quando não há usina, mas a qualidade é menor, obtendo-se valores de CBR inferiores ao da brita graduada. 94

4 - CONSTRUÇÃO DAS SUBBASES E BASES ESTABILIZADAS GRANULOMÉTRICAMENTE Pode ser usada em trabalhos de menor responsabilidade para o caso de tráfego leve e pouco intenso. Pode ser espalhada com equipamentos de espalhamento ou por motoniveladora. 3.4 – Base betuminosa (base negra) O ligante betuminoso usado é um CAP com consumo elevado, o que aumenta o custo, porém, aumenta estabilidade da base. É usada em recapeamentos quando a espessura a ser refeita é muito grande, para em seguida ser colocado o revestimento.

95

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 1 – Histórico Escavações arqueológicas revelam o emprego do asfalto em épocas anteriores a nossa era, sendo um dos mais antigos materiais utilizados pelo homem. Na Mesopotâmia, o asfalto era usado como aglutinante em trabalhos de alvenaria e construção de estradas. Os reservatórios de água e os banheiros sagrados eram impermeabilizados com asfalto. Citações bíblicas revelam o seu emprego como impermeabilizante na Arca de Noé. Os egípcios utilizaram o asfalto em trabalhos de mumificação. As pavimentações pioneiras datam de 1802 na França, 1838 nos EUA (Filadélfia) e 1869 na Inglaterra e foram executadas com asfaltos naturais provenientes de jazidas. A partir de 1909 iniciou-se o emprego de asfalto derivado do petróleo, o qual, pelas suas características de economia e pureza, em relação aos asfaltos naturais, constitui atualmente a principal fonte de suprimento. 2 – Formação do Petróleo Há milhares de anos, restos de animais e vegetais mortos se depositaram no fundo dos mares, próximo de terra firme. Esses restos foram sendo lentamente cobertos por sedimentos (p. ex. pó de calcário e areia), que, com o passar dos anos, se transformaram em rochas, chamadas de rochas sedimentares (p. ex. calcário , arenito). Abaixo da superfície, sob o efeito da alta temperatura e da alta pressão aí existentes, os restos orgânicos dos animais e vegetais sofreram, ao longo de milhares de anos que se seguiram, transformações químicas bastante complicadas, formando o que hoje conhecemos como petróleo, um líquido viscoso e geralmente de coloração escura.

Devido a essas circunstancias em que foi formado, o petróleo é encontrado nas depressões da crosta terrestre ou cavidades existentes entre as camadas do subsolo, quer em terra firme, quer sob o mar. Geralmente vem acompanhado de água salgada (do antigo mar ai existente) e de gás natural. As maiores jazidas são, normalmente, encontradas em locais onde, no passado geológico, ocorreram dobramentos do subsolo formando as cavidades que acumulam petróleo. O relevo da região reflete esses dobramentos, isto somado ao conhecimento do tipo de solo dão indicações importantes na procura do petróleo.

1

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 3 – Composição do Petróleo É constituído fundamentalmente por compostos que contém apenas carbono e hidrogênio, chamados de “hidrocarbonetos”. No petróleo existem hidrocarbonetos desde 1 até mais de 30 átomos de carbono na molécula. A maneira pela qual estes átomos se arranjam, formam os diversos compostos com características diferenciadas. A forma estrutural de alguns compostos, na forma simplificada, são : H3C - CH2 – CH2 – CH3 (Butano)

CH3

(Pentano)



H3C - C - CH2 - CH - CH3



CH3



CH3

Além dos hidrocarbonetos, existem no petróleo, em pequenas quantidades, substancias contendo nitrogênio, oxigênio e enxofre. Este último é a pior impureza existente no petróleo, estando presente na forma de substancia simples (S 8), de gás sulfídrico (H2S) e também na composição de substancias orgânicas. O enxofre deve ser retirado dos combustíveis, pois causa mau cheiro aos produtos de queima, atrapalha o funcionamento do motor e faz com que o combustível fique corrosivo. 4 – Fracionamento do Petróleo A separação dos componentes do petróleo é feita aproveitando o fato de cada um deles apresentar um ponto de ebulição diferente. O processo de separação utilizado chama-se destilação fracionada e é executado com o auxílio de uma torre de fracionamento, uma coluna de aço inox cheia de “obstáculos” em seu interior. O petróleo aquecido é introduzido próximo à base da coluna. As moléculas menores (hidrocarbonetos com baixos pontos de ebulição) conseguem contornar esses “obstáculos” e chegar ao topo da coluna. Moléculas maiores (de hidrocarbonetos com pontos de ebulição mais altos) não conseguem chegar ao topo, acumulando-se nos diversos níveis da coluna. (Ver Figura ilustrativa)

2

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS

5 – Classificação, obtenção e tipos dos Asfaltos de Petróleo Os materiais betuminosos empregados em pavimentação classificam-se em dois tipos gerais: alcatrões e asfaltos Os alcatrões, embora em desuso para pavimentação, são obtidos da destilação destrutiva da madeira ou carvão de hulha. O resíduo da destilação do alcatrão de hulha denomina-se piche. Os asfaltos são materiais aglutinantes, de cor escura, sólidos, semi - sólidos ou líquidos, constituídos por misturas complexas de hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular e o elemento predominante é o betume. Originam-se do petróleo, no qual estão dissolvidos e a partir do qual podem ser obtidos, seja pela evaporação natural de depósitos localizados na superfície terrestre (asfaltos naturais), seja por destilação em unidades industriais especialmente projetadas, denominadas refinarias de petróleo. Os asfaltos de petróleo podem ser classificados da seguinte maneira:

Naturais (AN)

Rochas asfalticas: xistos; arenitos, calcários Asfaltites Lagos asfalticos: Bermudez (Venezuela); Ilha da Trindade (Antilhas) Sólido Semisólido

.

Asfalto oxidado Cimento asfáltico

CAP-30/45 CAP-50/60 CAP-7 CAP-85/100 ou CAP-20 CAP-150/200 CAP-40

Asfaltos diluídos (“Cut back”)

Artificiais (AP)

Liquidos

Cura rápida - CR Cura média - CM Cura lenta - CL

Ruptura rápida Catiônica Ruptura média Ruptura lenta Emulsão asfaltica Aniônica Ruptura rápida Ruptura média Ruptura lenta

3

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 5.1 – Asfaltos Naturais Os asfaltos naturais percolam através das fendas da crosta terrestre, num movimento ascensional, até a superfície. A ação do sol e do vento liberta os óleos mais leves e os gases, deixando um resíduo preto e plástico denominado asfalto. De acordo com a jazida, é habito distribui-los em três grandes categorias: os asfaltos lacunares, as asfaltites e as rochas asfalticas. 5.1.1 - Os Asfaltos lacunares são encontrados em lagos ou depósitos, tem-se: • O asfalto de Bermudez (Venezuela) é constituído de 65% de betume ; 3% de matéria orgânica não solúvel no bissufelto de carbono; 2% de matéria mineral e 30% de água livre. • O asfalto da ilha de Trindade apresenta-se com 39% de betume, 29% de água no estado de emulsão e gases volatilizaveis a 100 0C; 28% de matéria mineral não combustível e 4% de água de hidratação. Os asfaltos lacunares tem sido usados na fabricação de cimentos asfalticos (CAN), de grande uso na pavimentação rodoviária, e encontram-se classificados na EB-94, em nove tipos de acordo com a consistência. 5.1.2 – As asfaltites são minerais asfalticos caracterizadas pelo seu elevado ponto de fusão. Ocorrem em forma de veios de espessura variável, de centímetros a metros, que podem estender-se por quilômetros, e , geralmente, aparecem em zonas de falhas tectônicas. As principais asfaltites são a granite, o breu vítreo e a gilsonite. As asfaltites se mostram comerciais, pois seu uso abrange o campo das industrias de vernizes, do papel e em certos casos em que se pretendam asfaltos sólidos e muito duros. 5.1.3 – As rochas asfalticas são arenitos ou calcários impregnados de 10 a 30% de asfalto, em média. O asfalto obtido apresenta características muito variáveis, sendo, às vezes tão mole que se torna impossível medir a penetração a 25 o, ou de dureza tal que para fins de aplicação, será necessário adicionar-lhes aditivos. No Brasil, até 1956, foi explorado o arenito betuminoso de Anhembi, Piracicaba (SP), abandonado por apresentar excessiva heterogeneidade. Em condições normais, os asfaltos naturais não se apresentam economicamente competitivos, se comparados com os obtidos por destilação do petróleo. A rocha asfáltica , depois de moída, é usada só ou em misturas com agregados e/ ou asfalto, para base e camada de rolamento dos pavimentos. 5.2 – Asfaltos Artificiais do Petróleo São resíduos da destilação fracionada do petróleo bruto, portanto, as suas propriedades dependem da natureza dele e da maneira pela qual ela é conduzida. Na destilação fracionada, algumas frações do petróleo são vaporizadas, por aquecimento, até a ebulição e condensadas, a seguir, à temperatura ambiente. 5.2.1 – Asfaltos oxidados ou soprados: Quando os ligantes asfalticos, após os processos de refino, são submetidos a passagem de uma corrente de ar ocorre uma reação fortemente exotérmica em que o oxigênio se combina com os átomos de hidrogênio dos hidrocarbonetos, originando materiais mais densos e duros, que apresentam maior consistência e menor sensibilidade a variação de temperatura. O seu uso na pavimentação, por mistura com ligante asfáltico não soprado, só ocorre em situações especiais e raras. São mais utilizados para impermeabilização, selagem de juntas em pavimentos de concreto de cimento, etc

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 5.2.2 - Cimentos asfalticos de Petróleo (CAP) É o produto obtido no fundo da torre de destilação, após a remoção dos demais destilados de petróleo, é denominado resíduo asfáltico, e se for enquadrado nas Especificações Brasileiras passa a ter o nome de cimento asfáltico de petróleo (CAP), que, à temperatura ambiente, é semi – sólido. É um material ideal para aplicação em trabalhos de pavimentação, pois além de suas propriedades aglutinantes e impermeabilizantes, possui características de flexibilidade, durabilidade e alta resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e alcalis. O CAP apresenta consistência variável que pode ser medida pela penetração ou pela viscosidade. No Brasil, a classificação dos cimentos asfalticos é feita por penetração quando empregados petróleos mais pesados, e por viscosidade , quando processados petróleos mais leves. Sua consistência é medida pela viscosidade dinâmica ou absoluta, que consiste no tempo necessário ao escoamento de um determinado volume de asfalto através de um tubo capilar, com auxílio de vácuo e temperatura. A penetração é medida em décimos de milímetros que uma agulha padronizada penetra em uma amostra nas condições de ensaio. A Resolução DNC n o 01/92 – classifica os cimentos asfalticos por penetração nos seguintes tipos: CAP 30/45, CAP 50/60, CAP 85/100 e CAP 150/200. A Resolução DNC n o 01/92 – classifica os cimentos asfalticos por viscosidade nos seguintes tipos: CAP 7 , CAP 20 e CAP 40. 5.2.2.1 – Constituição do CAP Os CAPs são sistemas coloidais, constituídos por partículas denominadas asfaltenos protegidas por resinas “peptizantes” (que impedem a floculação), dispersos nos chamados óleos maltenos (ver figura). Se os asfaltenos estiverem bem dispersos nos óleos maltenos tem-se um sistema sol; se começarem a se juntar formando cadeias, tem-se um sistema gel. Em altíssimas temperaturas tem-se um sistema sol, o CAP se comporá como um líquido newtoniano (obedece a lei de Newton – “as tensão são proporcionais às velocidades de deformação”). Em baixíssimas temperaturas tem-se um sistema gel, o CAP se comporta como um sólido elástico frágil (obedece a lei de Hook – “as tensões são proporcionais as deformações”). Normalmente, o CAP é um sol-gel, tendo uma componente viscosa (“newtoniana”) e uma elástica (“hookeana”). A preponderância de uma componente sobre a outra é muito importante para o comportamento do CAP. 5.2.2.2 – Obtenção do CAP A quantidade de asfalto contida num petróleo é variável e depende de várias características do petróleo bruto, principalmente da densidade, podendo variar de 10 a 70%. Os processos de refinação para obtenção de asfaltos dependem do tipo que caracteriza o petróleo e do rendimento em asfalto que o mesmo apresenta. Se o rendimento em asfalto for alto, basta o estágio de destilação a vácuo. Para os petróleos que apresentam médio rendimento em asfalto e são do tipo intermediário, o processo é o da destilação em dois estágios: um a pressão atmosférica seguido de outro a vácuo.

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS Se o petróleo é do tipo leve, além do esquema acima citado, inclui-se um processo de extração após o 2 o estágio de destilação. O mais usado desses processos é o da destilação em duas etapas, pois permite o uso de uma gama bem maior de tipos de petróleos. Consiste, basicamente, numa separação física dos vários constituintes do petróleo, pela diferença entre seus pontos de ebulição e de condensação.

5.2.2.3 – Aplicações do CAP Os CAP em suas aplicações devem estar livres de água e homogêneos em suas características. Para a sua utilização adequada, recomenda-se o conhecimento prévio da curva viscosidade x temperatura.

Por exemplo: Uma amostra CAP - 40 foi submetida ao ensaio de viscosidade V SSF , com temperaturas variando entre 100 oC e 180oC. Qual o intervalo de temperatura que deverá ser utilizado para o CAP ? Temperatura (oC) 125 135 155 177

o

VSSF 210 150 81 42

Intervalo ótimo de consistência do CAP para misturas a quente: a 95 Resp: ∆T – intervalo de temperatura de utilização do CAP

V SSF = 75

- Os CAP tem as seguintes aplicações: 1) Misturas a quente, tais como, pré-misturados, areia - asfalto e concreto asfáltico - recomenda-se o uso: CAP 20 e 55 ou 30/45, 50/60, 85/100. 2) Tratamentos superficiais, penetração invertida: CAP 7 e CAP 150/200. 3) Macadame betuminoso, penetração direta: CAP 7 e CAP 150/200

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS -

• • • • •

Restrições quanto ao emprego dos CAP nos tratamentos superficiais: Os CAP não podem ser aquecidos acima de 177 oC, sendo a temperatura ideal obtida pela relação temperatura x viscosidade. Esta temperatura limite visa a evitar o possível craqueamento térmico do ligante. Não se aplica em dias de chuva, em temperatura ambiente inferior a 10 o C e em superfícies molhada. Não devem ser usados os CAP que à temperatura de 177 oC possuam viscosidade superior a 60 SSF, para evitar problemas de superaquecimento. No macadame betuminoso de superfície fechada deve-se observar a viscosidade do CAP na faixa de 20 a 60 SSF à temperatura máxima de aplicação de 177 o C. Nos locais de clima quente é indicado o uso de asfaltos de penetração mais baixa e nos climas frios os de penetração mais alta. 5.2.2.4 – Propriedades do cimento asfáltico CAP

1) Consistência Depende da viscosidade e da temperatura. A viscosidade mede a maior ou menor fluidez do asfalto, ou seja, sua capacidade em escoar ou fluir. 2) Durabilidade O asfalto deve manter sua ação como ligante por certo tempo, bem como a adesividade. A durabilidade diminui pela oxidação dos hidrocarbonetos e pela volatilização dos mais leves, tornando-o quebradiço e sem ductilidade. As causas da perda de durabilidade são as temperaturas ambientes elevadas e a ação dos raios solares (radiação ultravioleta) e que se denomina o “envelhecimento” dos asfaltos. 5.2.3 – Asfaltos diluídos de petróleo (ADP) Também conhecidos como asfaltos recortados ou “cut backs”, resultam da mistura dos cimentos asfalticos com produtos mais leves como o diesel, querosene ou a parte mais leve da gasolina (nafta leve).

Os diluentes utilizados funcionam apenas como veículos, resultando produtos menos viscosos que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas. Devem evaporar-se totalmente após a aplicação nos serviços de pavimentação, denominando-se tempo de cura, ou simplesmente cura, ao espaço de tempo necessário à evaporação do diluente. De acordo com o tempo de cura, determinado pela natureza do diluente, os asfaltos diluídos no Brasil classificam-se em duas categorias: - Asfalto diluído de cura rápida – CR - Asfalto diluído de cura média – CM 7

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS Para a obtenção dos CR, utiliza-se a nafta leve. Já para os CM, emprega-se o querosene. Há muitos anos que não se utiliza os asfaltos diluídos de cura lenta (CL), em que era empregado o diesel como diluente. Cada uma das categorias CR e CM apresenta faixas de viscosidades diferentes, determinadas em função da quantidade de diluente. A resolução 4/73 da Norma 18 do extinto CNP (atual DNC) classifica os asfaltos diluídos por viscosidade nos seguintes tipos: - Cura rápida: CR-70, CR-250, CR-800 e CR-3000 - Cura média: CM-30, CM-70, CM-250, CM-800 e CM-3000 Os tipos de mesmo índice, embora de categorias diferentes, tem a mesma viscosidade a uma determinada temperatura. Assim, por exemplo, os asfaltos diluídos CR-250 e CM-250 tem a mesma viscosidade, embora tenham tempos de cura diferentes. As quantidades de cimento asfáltico e diluente utilizados na fabricação dos asfaltos diluídos variam de acordo com as características dos componentes, sendo, em média, as seguintes, volumetricamente: TIPO 30 70 250 800 3000

ASFALTO 52% 63% 70% 82% 86%

DILUENTE 48% 37% 30% 18% 14%

Como pode-se observar, a quantidade de diluente influencia na viscosidade do ligante. O ADP tipo 30 é menos viscoso e mais fluido, enquanto o tipo 3000 é mais viscoso, menos fluido. Os ADP mais usados na prática corrente são os tipos CR-250, CM-30 e CM-70. Os asfaltos diluídos podem ter a mesma viscosidade na mesma temperatura embora com tempos de cura diferentes. A determinação da viscosidade é feita através do viscosímetro: Saybolt Furol (USA) - Materiais asfalticos Engler - Alcatroes 5.2.3.1 - Aplicação -

Serviços de imprimação: CM-30 (superfícies com textura fechada); “ textura aberta) CM-70 ( Taxa de aplicação: 0,8 a 1,6 l/m 2 - Pintura de ligação: CR-70 (Bases não betuminosas) Taxa de aplicação: 0,5 l/m 2 - Tratamentos superficiais: CR-250 (penetração invertida) Taxa de aplicação: conforme n o camadas; quantidade e natureza do agregado - Pré-misturados a frio: CR-250 - Areias-asfalto a frio : CR-250 e CM-25 - Mistura na estrada (Road-mix) e solo-betume: CM-250 5.2.4 – Emulsões asfalticas São também asfaltos diluídos, porém utilizando-se a água como diluente. Por meio de um processo físico-químico, o asfalto é dispersado na água, formando um produto estável que pode ser empregado em serviços de pavimentação à temperatura ambiente.

Água + asfalto + agente estabilizador → Emulsão 8


A emulsão é definida como uma mistura heterogênea de dois ou mais líquidos, os quais normalmente não se dissolvem um no outro, mas quando são mantidos em suspensão por agitação ou, mais freqüentemente, por pequenas quantidades de substâncias conhecidas como emulsificantes, formam uma mistura estável (dispersão coloidal). A quantidade de emulsificante utilizada varia geralmente de 0,2 a 1%, enquanto que a quantidade de asfalto é da ordem de 60 a 70%. De acordo com o seu caráter iônico, os emulsificantes podem ser catiônicos, aniônicos ou não-iônicos. Os emulsificantes catiônicos são os mais usados, e são geralmente diamina de ácido graxo A ruptura ou quebra de uma emulsão é o fenômeno da separação das fases constituintes da emulsão. A ruptura pode ocorrer por evaporação da água, por um desequilíbrio elétrico ou pela ação do agregado, o qual atrai para si, por meio de forças eletrostáticas, os glóbulos de asfalto. Devido as características próprias, as emulsões catiônicas são as correntemente empregadas na pavimentação asfáltica. A principal característica dessa emulsão é o fato de o seu rompimento se dar através da reação de neutralização das cargas negativas dos agregados de natureza ácida, normalmente utilizados na construção rodoviária. De acordo com o tempo de ruptura, determinado pela natureza e concentração do emulsificante catiônico empregado, as emulsões classificam-se em: - Ruptura rápida : RR-1C e RR-2C - Ruptura média : RM-1C e RM-2C - Ruptura lenta: RL-1C 5.2.4.1 – Obtenção Para se obter uma emulsão asfáltica catiônica, necessita-se, entre outros, ter cimento asfáltico de petróleo, água, agente emulsionante e energia de dispersão da fase asfaltica na fase aquosa. Esta energia de dispersão é consumida na forma mecânica, produzida pelo moinho coloidal que tritura o CAP em partícula de diâmetro médio da ordem de 2 a 5 micra; e ainda na forma térmica, através do aquecimento do cimento asfaltico de petróleo, para torna-lo fluido e trabalhavel pelo moinho. ESQUEMA DE PRODUÇÃO ASFALTO

FLUXANTE SOLVENTE

ÁCIDO

FASE LIGANTE

ENERGIA MECÂNICA

EMULSIFICANTE

ÁGUA

SOLVENTE

FASE AQUOSA

MOINHO

EMULSÃO 9

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS O agente emulsionante é uma substancia tenso-ativa, que diminui a tensão interfacial entre as fases asfáltica e aquosa, a uma baixa concentração. Suas moléculas são formadas de uma parte polar carregada positivamente e outra apolar Os emulsificadores mais utilizados são a argila coloidal, os silicatos solúveis e insolúveis, os sabões e os óleos vegetais sulfonados, que podem ser aniônicos ou catiônicos. a) agente estabilizador catiônico (emulsificante): C16H3 N (CH3)3 + Br -

Sais de amina - C 16H33N(CH3)3Br (Cethyl Trimethyl Amonium Bromide)

C16H3 solúvel no betume por ser apolar + N(CH3)3 parte polar da molécula que envolverá os glóbulos de asfalto. As emulsões catiônicas são usadas com agregados que possuem cargas superficiais de natureza eletronegativas como os granitos, arenitos, etc.

b) agente estabilizador aniônico: CH 3(CH2)16COONa (estearato de sódio) - sabão CH3(CH2)16 COO - + Na + CH3(CH2)16 COO-

parte solúvel no betume Carboxila (polar) que envolverá os glóbulos de betume

As emulsões aniônicas são usadas com agregados do tipo eletropositivo de natureza calcária (ex. rocha calcítica) 5.2.4.2 – Ruptura da emulsão Quando as emulsões são colocadas em contato com os agregados, o equilíbrio que mantém os glóbulos de asfalto em suspensão é rompido, dando-se a separação dos constituintes: a água evapora ou escoa; o asfalto flocula e se fixa ao agregado, e, na ruptura, a coloração passa de marrom a preta. 6 – Propriedades dos Asfaltos na Pavimentação As propriedades exigidas dos ligantes asfalticos num pavimento são aglutinação e impermeabilização. A função do aglutinante consiste em proporcionar uma intima ligação entre agregados , capaz de resistir à ação desagregante produzida pelas cargas do tráfego e das chuvas. A função impermeabilizante garante ao pavimento resistência à ação da água, oriunda de chuvas ou de lençol freático (por capilaridade), que por lavagem descolaria a película de ligante asfáltico que envolve o agregado.

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 6.1 – Ensaios usuais para materiais asfalticos. Para qualificar os diferentes tipos de asfaltos, levando em conta a composição química, propriedades e características, foram estabelecidos ensaios baseados em experiências práticas, que visam garantir um desempenho satisfatório e o pleno sucesso na aplicação dos asfaltos. Os ensaios devem obedecer e satisfazer às especificações em vigor, de acordo com portarias e regulamentos técnicos estabelecidos pelo DNC. Esses ensaios estão normalizados por organismos nacionais e internacionais, como: o Asphalt Institute, American Society for Testing and Materials (ASTM), Road Research Laboratory (RRL), Instituto de Pesquisas Rodoviária (IPR), Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), Instituto Brasileiro de Petróleo (IBP), Conselho Nacional de Petróleo (CNP), Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), entre outros. Os ensaios mais importantes de controle laboratorial para a certificação da qualidade de asfaltos são descritos a seguir. 6.1.1 – Ensaios em Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) Os CAP não apresentam ponto de fusão definido e aumentos de temperatura alteram seu estado físico de sólido para líquido. Isto é causado pela sua complexa composição química. No intervalo de temperaturas de serviço, comportam-se, em geral, como corpos viscoelásticos e sua caracterização se processa por meio de ensaios de consistência. 1) Ensaio de Penetração

(ABNT/MB-107; NBR-6576 ; ASTM/D-5)

Dá uma idéia da consistência para fins de classificação Mede a consistência do CAP no estado semi-sólido através do seu grau de dureza. O ensaio consiste na medida vertical da penetração, em décimos de milímetros, de uma agulha em uma amostra de asfalto, sob condições definidas de carga, tempo e temperatura. As condições normais de ensaio são: - carga: 100 g - tempo: 5 segundos - temperatura: 25oC A Penetração é obtida pela média de três determinações, por exemplo: 1o ensaio : Pen 93 mm -1 = 9,3 mm 2o ensaio: Pen 95 mm -1 = 9,5 mm 3o ensaio: Pen 97 mm -1 = 9,7 mm Média: Pen 95 mm -1 Classificação: CAP 85-100 (CAP 85/100)

• Penetração < 15 revela betumes envelhecidos e quebradiços • CAP-30/45 é mais duro do que o CAP-85/100 • Somente com o conhecimento da penetração não é possível classificar o betume em termos de qualidade, isto é obtido correlacionando este parâmetro com a viscosidade ( η), conforme equação proposta por Saal and Koens:

η = (1,58 x 1010 )/(pen2,16) 11

5 - MATERIA M ATERIAIS IS BETUMINOSOS

2) Ensaio de Ponto de amolecimento Anel e Bola ( ABNT/MB-164; ASTM/D-36) Visa medir a evolução da consistência com a temperatura e indica a que níveis de dureza os asfaltos tem uma certa consistência, prevendo assim, o seu comportamento em serviço. Assim, o ensaio mede a temperatura na qual o asfalto possui uma determinada consistência. • O conjunto é aquecido com uma velocidade de aprox. 5 oC/min. Com o amolecimento do betume, betume, a esfera irá se deslocar 1”(2,5 cm) tocando no fundo do recipiente, neste instante lê-se a temperatura (T) do líquido que estará relacionada ao grau de consistência do CAP.

ponto de amolecimento amolecimento (PA) corresponde a uma penetração igual • Teoricamente, o ponto a 800.

As capas asfalticas devem permanecer flexíveis, durante sua vida útil, contudo, quando usadas em películas finas e sujeitas a ação do clima, os asfaltos tornam-se quebradiços por alterações na sua constituição física e química, devido a: - oxidação e volatilização de alguns constituintes constitui ntes e; - lixiviação ocasionada pelas águas de infiltração. 3) Ensaio de Ductilidade (D). ABNT/MB 167; ASTM/D-113. É a propriedade do material suportar grandes deformações (alongamento) sem ruptura, caracteriza uma resistência à tração e a flexibilidade do CAP. Nos materiais betuminosos o ensaio dá uma idéia da medida de sua capacidade cimentante. Uma alta ductilidade, em geral, está associada à boa adesividade e cimentação, porém, apresenta o inconveniente de excessiva variação com a temperatura. O ensaio mede a distancia em que um corpo de prova padrão de asfalto é alongado até o seu rompimento. Quanto mais dúctil, mais flexível será. Os asfaltos empregados na construção rodoviária devem apresentar ductilidade elevada.

• •

Velocidade de deformação: deformação: 5 cm/min D < 10 cm - Ligante oxidado por aquecimento aqueciment o elevado ou envelhecido. D muito alto - maior susceptibilidade susceptibilidade à temperatura

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5 - MATERIA M ATERIAIS IS BETUMINOSOS 4) Ensaio de Ponto de Fulgor (PF). ABNT/MB-550 (asfalto); MB-889 (asfalto diluído); ASTM/D-92 O Ponto de Fulgor do CAP está relacionado com a temperatura temperatur a limite que pode o material asfáltico atingir em obra, sem risco de incêndio e, também, indica a presença de certos constituintes voláteis indesejáveis indesejáveis no asfalto. O ensaio fornece a menor temperatura para a qual os vapores emanados durante o aquecimento do asfalto se inflamam. Objetivo: - evitar acidentes de trabalho - verificar contaminação possível do CA com solventes, asfalto diluído ou água. Equipamento utilizado: Vaso aberto Cleveland

• PF do CAP > 230oC 5) Ensaio de Solubilidade (AASHO: T44-42; ASTM: D2042; ABNT: MB-166) Dá uma idéia da quantidade de betume puro e da qualidade do asfalto. O asfalto é constituído por compostos solúveis, solúveis, que são os ligantes ativos; e os compostos insolúveis, que são os sais. Tipos de solventes usados: Bissulfeto de carbono Tetracloreto de carbono (não inflamável) inflamável) Tricloroetileno (não inflamável) inflamável) o o o

Os asfaltos derivados do petróleo são 99,5% solúveis em bissulfeto ou tetracloreto de carbono. carbono. Os alcatrões são menos solúveis, solúveis, cerca de 75 a 88%. Procedimento do ensaio: 1- mistura-se o solvente solvente a amostra de asfalto asfalto (peso conhecido conhecido – P 1) 2- filtra-se o material para para remoção remoção da parcela insolúvel. insolúvel. 3- Seca-se e pesa-se esta fração - P 2. 4- Determina-se Determ ina-se a solubilidade do cimento asfáltico: asfáltico : S =

P1

−P

2

P1

× 100

6) Ensaio de densidade É a relação entre as massas de igual volume do material betuminoso e da água, à temperatura de 25 oC. 1- pesa-se a amostra ao ar (P 1) 2- pesa-se na balança hidrostática (P 2) 3- calcula-se calcula-se a densidade: densidade: d =

P1 P1

−P

× 100

2

P1 – P2 = V (volume de água deslocada = volume da amostra) No ensaio calcula-se, também, o volume geométrico medindo-se o diâmetro e a altura do c.p. com um paquímetro. A densidade do betume é aproximadamente igual a 1,0.

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5 - MATERIA M ATERIAIS IS BETUMINOSOS 7) Ensaio de Viscosidade A viscosidade é definida como sendo o atrito interno existente no líquido quando submetido a um esforço que provoque seu deslocamento. A temperatura é a variável que mais afeta a viscosidade. Ela deverá ser sempre indicada nos ensaios. As consistências apropriadas para as operações de espalhamentos, mistura e compactação são sempre medidas em termos de viscosidade. Na construção rodoviária, a consistência mais ou menos viscosa de um ligante asfaltico é determinada com aparelhos denominados viscosímetro. Esses equipamentos baseiam-se na lei de Poiseuille, que relaciona a velocidade velocidade de fluxo f luxo dos líquidos com a sua viscosidade dinâmica. Dois são os tipos de aparelhos mais empregados: o empírico, por meio do viscosímetro Saybolt, em que a unidade é o segundo, e o absoluto, pelos viscosímetros capilares e de placas paralelas, em que a unidade é o poise. Para cimentos asfálticos, utilizam-se as viscosidades Saybolt-Furol ou cinemática. a) Viscosímetro Saybolt-Furol: ABNT/MB-517 (asfaltos); asfalticas); ASTM/E-102 (135 oC), D-2170 e D-2161 (177 oC)

MB-581

(emulsões

O ensaio consiste na medida do tempo de escoamento de um determinado volume de líquido através de um orifício padronizado. A temperatura do ensaio é predeterminada. A unidade é expressa em segundos Saybolt-Furol. b) Viscosímetro Capilar – Cannon-Manning Cannon-Manning Designação: ABNT/MB-826 (asfaltos); ASTM-2171 (60 oC) A viscosidade cinemática é obtida em viscosímetros capilares que se utilizam de fluxos por gravidade. Os viscosímetros capilares Cannon-Manning são os mais recomendáveis recomendáveis para os CAP. É um aparelho mais sofisticado sofistic ado do que o Saybolt-Furol. Saybolt-F urol. Ë possivel medir a viscosidade do ligante asfaltico à temperatura de 60 oC. O asfalto aquecido a 60 oC é submetido ao escoamento através de um tubo capilar previamente aferido. O esforço necessário para forçar o ligante à passagem é provocado pela sucção de uma bomba de vácuo. Deve-se atentar para a importância desse tipo de ensaio, pelo fato de que as novas especificações de asfaltos adotados no Brasil fixam em 60oC a temperatura do ensaio, no caso dos cimentos asfalticos classificados por viscosidade. viscosidade. A unidade é expressa em Poise (P) ou centiPoise (cP) 8 – Ensaio do teor de água O teor de água deve ser pequeno, nos materiais betuminosos, a fim de que espumem, quando aquecidos acima de 100 oC. Nos cimentos asfálticos, esse controle processa-se pela exigência de que não espumem, quando aquecidos a 177 oC.

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5 - MATERIA M ATERIAIS IS BETUMINOSOS 9 – Ensaio da Mancha Este ensaio procura ser uma medida de instabilidade coloidal criada nos asfaltos artificiais, por um superaquecimento ou uma destruição das estruturas. Sua finalidade, portanto, é eliminar os asfaltos que no processo de refinação tenham sofrido “cracking”. Estes asfaltos, se bem que se enquadrem nas especificações rodoviárias, são muito susceptíveis ao intemperismo, e o grau de susceptibilidade depende do grau de craqueamento e do teor em asfalto usado. Esse ensaio não consta de muitas especificações vigentes. Procedimento: a) dissolve-se a amostra de asfalto em nafta ou outro solvente especificado. b) Coloca-se uma gota da mistura sobre uma folha de papel de filtro: - Se a mancha formada for uniformemente marrom, o resultado será negativo. - Se ocorrer uma mancha mais escura no centro, o resultado será positivo. c) Um resultado positivo rejeita o asfalto, e um resultado negativo, que perdure por 24 horas, qualifica-o

Negativo

Positivo – asfalto rejeitado

Outros ensaios:

• Ensaio de Perda por Aquecimento Penetraçã o após Aquecimento Aqueciment o ou ensaio de Película Delgada • Penetração 6.1.2 – Ensaios em Asfaltos diluídos 1 – Ensaio de Ponto de Fulgor Finalidade e procedimento idênticos aos dos CAP, alternando-se apenas a aparelhagem. Para esses asfaltos, usa-se o vaso aberto TAG, que utiliza um banho térmico para aquecimento do material. 2 – Ensaio de Viscosidade Finalidade Finalidade e Procedimento idênticos aos dos CAP. No que se refere à viscosidade Saybolt-Furol, as temperaturas de ensaio são agora 25 oC, 50oC, 60oC e 82,2oC, dependentes pois da consistência do material. Em relação à viscosidade cinemática, o viscosímetro recomendável é o Zeitfuchs.

3 – Ensaio de Destilação Destilação (AASHO T 78, T 52, T59; T59; DNER – DPT M 12-64) Tem a finalidade de determinar a quantidade de voláteis destilados à temperaturas preestabelecidas preestabelecidas e a quantidade e qualidade do resíduo.

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS Fornece informações sobre a natureza e quantidades do diluente empregado e do cimento asfáltico residual.

A quantidade do resíduo final de destilação permite determinar qual o tipo em cada classe de asfalto diluído. Essa quantidade é expressa em como “Resíduo da destilação a 360 oC, % por volume, por diferença”. 4) Ensaio da Mancha Finalidade e procedimento idênticos aos do CAP 5) Ensaio de Flutuação (AASHO T50 49) Para os asfaltos diluídos de cura lenta, a consistência do resíduo é pequena, e não pode ser medida pelo ensaio de penetração, motivo porque se usa o ensaio de flutuação. Este ensaio é feito no resíduo da destilação. Procedimento: a) molda-se o material em pequeno colar de latão e resfriado até 5 o C, por imersão em água. b) encaixa-se o anel ao fundo de um flutuador de alumínio, e o conjunto é posto a flutuar num banho de água mantido a uma temperatura especificada. c) o tempo, em segundos, necessário para que a temperatura do banho amoleça o tampo de material betuminoso e permita que ele flua para dentro do flutuador, é considerado como tempo de flutuação.

Ensaio de flutuação

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5 - MATERIAIS BETUMINOSOS TIPOS DE SERVIÇOS EM PAVIMENTAÇÃO 1 – Imprimação (DNER-ESP-14/71) Consiste na aplicação de asfalto diluído com solvente (ADP), que deve penetrar na base granular para aumentar sua coesão superficial, impermeabiliza-la e garantir sua aderência com o revestimento. 1.1 – Tipos de Asfaltos Utilizados: asfaltos diluídos de baixa viscosidade, a fim de permitir a penetração do ligante nos vazios da base: CM-30 e CM-70 A temperatura de aplicação do material asfáltico deve ser fixada para cada tipo de ligante, em função da relação temperatura x viscosidade. As faixas recomendadas para o espalhamento são de 20 a 60 segundos Saybolt-Furol. A taxa normalmente aplicada de asfalto diluído varia de 0,9 a 1,4 l/m 2 , dependendo da textura superficial da camada subjacente. O tempo de cura é geralmente de 48 horas. A fim de se obter uma boa imprimação a penetração do ligante deve ser de 0,5 a 1,0 cm. 1.2 – Equipamentos a) Para varredura: Vassoura mecânica rotativa ou vassouras comuns ou jato de ar comprimido. b) Distribuição do ligante: Caminhão-tanque equipado com barra espargidora. c) Depósito de ligante: Um tanque com capacidade de 20.000 a 25.000 litros Imprimação com pulverizador

Ligante asfaltico

2 – Pintura de Ligação (DNER-ESP-15/71) É uma aplicação, geralmente de emulsão asfáltica, que se dá sobre bases coesivas ou sobre outros revestimentos asfalticos (por exemplo, pavimento rígido de concreto), para garantir a aderência com o novo revestimento. Recomenda-se diluir a emulsão em água na proporção 1:1. Taxa de aplicação varia em torno de 1 litro/m 2. 108

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 2.1 – Tipos de Emulsões utilizadas: RR-1C e RR-2C; RM-1C e RM-2C; RL-1C. Asfalto diluído CR-70 (exceto para superfícies betuminosas) A temperatura de aplicação é fixada em função da relação temperatura x viscosidade que proporcione a melhor viscosidade para espalhamento do ligante e que permita formação de uma película extremamente delgada acima do pavimento. As faixas recomendadas são: Para asfaltos diluídos: 20 a 60 segundos Saybolt - Furol Para as emulsões: não há valores especificados. 2.2 – Equipamentos: a) Para varredura: Vassoura mecânica rotativa ou vassouras comuns ou jato de ar comprimido. b) Distribuição do ligante: Caminhão-tanque equipado com barra espargidora. c) Depósito de ligante: Um tanque com capacidade de 20.000 a 25.000 litros 3 - Revestimentos Asfálticos Os revestimentos asfalticos podem apresentar diversas constituições resumidas na classificação seguinte: Macadame Asfáltico Revestimentos Asfálticos

Por penetração

Tratamento Superficial

Por Mistura

Misturas Asfálticas

- Simples - Duplo - Triplo

3.1 - Tratamento Superficial Simples (TSS) Consiste essencialmente em se dar um banho de ligante asfáltico sobre a base imprimada (se ela for granular) e após a pintura de ligação (se ela for coesiva) – e sobre esse banho se espalhar uma camada de agregado que é em seguida comprimida. Ao se comprimir o agregado o ligante penetra para cima – penetração invertida. Sua espessura máxima é 2,5 cm. 3.1.1 - Tipos de Asfaltos utilizados 1) Cimento Asfáltico de Petróleo: CAP 7 e CAP 150/200 2) Asfaltos Diluídos: CR-250; CR-800 e CR-3000 3) Emulsões asfálticas: RR-1C e RR-2C 3.1.2 – Equipamento para execução a) Veículos para o transporte do agregado b) Distribuidor mecânico do agregado mineral (espalhador) c) Equipamento de aquecimento do material betuminoso, capaz de aquecer o mesmo e mantê-lo dentro dos limites de temperatura. d) Espargidor – Caminhão-tanque equipado com barra espargidora e acessórios. e) Vassouras, do tipo adequado. f) Rolos compressores do tipo tandem de 5 a 8 toneladas, preferencialmente, rolos pneumáticos, propulsores. g) Ferramentas do tipo: pás, enxadas, garfos, etc. h) Tanque de depósito, com capacidade de 20.000 litros. 109

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS Se o agregado usado for “areia” ou “pó de pedra”, o TSS é chamado de selante.

Capa

3.2 – Tratamento Superficial Duplo (Penetração invertida) É um revestimento constituído de duas aplicações de material asfáltico, coberta cada uma, por agregado mineral. A primeira aplicação de material asfáltico é feita diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfaltico e coberta imediatamente com agregado graúdo constituindo a primeira camada do tratamento. A Segunda camada é semelhante à primeira, usando-se Agregado miúdo. 3.3 – Tratamento Superficial Triplo (Penetração invertida) E um revestimento constituído de três aplicações de material asfáltico, cobertas, cada uma, por agregado mineral. A primeira aplicação de material asfáltica e feita diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfáltico e coberta imediatamente com agregado graúdo, constituindo a primeira camada do tratamento. A Segunda e a terceira camada são semelhantes à primeira, usando-se, respectivamente, agregados médios e miúdo, devidamente especificados.

Seqüência da execução de um Tratamento Superficial Simples 110

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 3.4 – Macadame Asfáltico ou Betuminoso É usado como camada de base e/ ou revestimento. É mais espesso, pois se pode usar agregados mais graúdos (até 3” = 7,5 cm). Primeiro se espalha e comprime a camada de agregado e depois se esparge o ligante asfaltico que penetra para baixo penetração direta . 3.4.1 – Tipos de Asfaltos utilizados 1) Cimento asfáltico de petróleo: CAP – 7 e CAP-150/200 2) Emulsões asfálticas (mais usadas) : RR-1C e RR-2C

Seqüência da execução de um Macadame Betuminoso 111

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 4

– Misturas Asfálticas

As misturas asfálticas para revestimentos podem apresentar diversas constituições, resumidas na classificação seguinte:

MISTURAS ASFÁLTICAS

Misturas a Quente (Usina Fixa)

Misturas a Frio

- Concreto Asfáltico (CBUQ) - Pré - Misturado a Quente - Areia Asfalto a Quente

Em Usina Fixa Em Usina Móvel

- Pré - Misturado a Frio - Areia Asfalto a Frio - Lama Asfaltica

4.1 – Misturas a Quente As misturas a quente são aquelas em que se usa o cimento asfáltico de petróleo (CAP), produto semi-sólido, tendo pois de serem fortemente aquecidas para – a mistura, o espalhamento e a compactação. 4.1.1- Pré - misturado a quente É uma mistura realizada em usinas apropriadas - contínuas (ou volumétricas) ou gravimétricas – onde os agregados são previamente aquecidos e misturados com cimento asfaltico também aquecido, com exceção do filler que é introduzido na mistura a temperatura ambiente. Quando as misturas são executadas com rigoroso controle de dosagem e cuidadosa técnica de aplicação são denominados de concreto asfaltico usinado a quente ou concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ). A mistura efetuada na Usina é transportada e espalhada ainda quente, sendo o espalhamento feito por vibroacabadoras e/ou motoniveladoras. A compactação é realizada logo após o espalhamento. O CBUQ pode ser empregado como camada de regularização, base ou revestimento. Sua espessura pode variar de 3 a 10 cm, dependendo da granulometria do agregado utilizado. Recomenda-se utilizar os cimentos asfálticos CAP 20 ou CAP 40. 4.1.2 – Areia – Asfalto a Quente É o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado miúdo e cimento asfáltico, com a presença ou não de material de enchimento, espalhado e comprimido a quente. A Areia - asfalto a quente é normalmente utilizada como revestimento, podendo ser utilizada como camada de regularização ou nivelamento. Deverão ser utilizados os cimentos asfaltos de petróleo dos tipos CAP-20 e CAP – 55, bem como CP 30/45, 50/60 e 85/100.

112

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 4.2 – Misturas a Frio As misturas a frio são aquelas em que se usa o asfalto diluído ou emulsão asfaltica, podendo ser misturadas na temperatura ambiente ou com leve aquecimento ( 60°), e espalhadas e compactadas na temperatura ambiente. ≈

4.2.1 – Pré-misturado a frio (PMF) É o produto resultante da mistura, em equipamento apropriado, de agregados minerais e emulsão asfáltica ou asfalto diluído, espalhado e comprimido a frio (ver figura). Segundo a granulometria, classificam-se em abertas ou densas. O pré-misturado a frio pode ser preparado em usinas móveis ou fixas. O pré-misturado a frio pode ser utilizado como camada de regularização, base ou revestimento, além de serviços de conservação. A espessura da camada pode variar de 3 cm a 20 cm. 4.2.1.1 – Tipos de Asfaltos utilizados Os ligantes empregados são as emulsões asfalticas catiônicas e os asfaltos diluídos. 1) Emulsão de ruptura média (RM): utilização geral em pré-misturados abertos 2) Emulsão de ruptura lenta (RL-1C): utilização em pré-misturados densos e casos especiais de pré-misturados abertos para camadas de regularização. 3) Asfalto diluído (CR-250): empregado para pré-misturados abertos, densos ou moderadamente densos.

113

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 4.2.2 –Areia-Asfalto a frio É o produto resultante da mistura, em equipamento apropriado, de asfalto diluído ou emulsão asfáltica e agregado miúdo (areia), com a presença ou não de material de enchimento espalhado e comprimido. 4.2.2.1 – Tipos de asfaltos utilizados 1) Emulsões catiônicas de ruptura média: RM 2) Emulsões catiônicas de ruptura lenta: RL 3) Asfaltos diluídos de cura rápida: CR-250 4) Asfaltos diluídos de cura média: CM-250 4.2.3 – Lama Asfáltica É uma mistura com consistência de um lama, composta de agregados miúdos e emulsão asfáltica. Utiliza-se a emulsão asfáltica de ruptura lenta catiônica, RL. O seu espalhamento é feito a frio. A lama asfáltica com emulsão de ruptura lenta é um revestimento cuja espessura varia geralmente de 3 a 5 mm, empregada para as seguintes finalidades: - rejuvenescer a superfície envelhecida; - vedar trincas ou fissuras, com a finalidade de evitar a penetração da água; - corrigir pequenas deformações ou um princípio de desagregação do pavimento; - criar uma superfície anti-derrapante; Para a fabricação da lama asfáltica utiliza-se um caminhão betoneira ou um caminhão provido de equipamentos próprios para esta finalidade. Estes caminhões permitem a fabricação contínua da mistura e seu espalhamento. São equipamentos providos de silos para agregados, misturador contínuo, tanques para estocagem de emulsão e água, e sistema dosadores (ver figura).

114

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 5 - Usinas 5.1 – Generalidades O processo de mistura em usina tem as seguintes características: 1) A mistura do agregado com o betume é feita numa câmara cilíndrica com pás rotativas, obtendo-se bom envolvimento do agregado pelo betume; 2) Controle tecnológico muito mais preciso quanto ao proporcionamento da mistura, temperatura do betume, aquecimento prévio do agregado; 3) Proporcionamento do agregado / betume e o controle da granulometria dos agregados são feitos por pesagem o que significa maior precisão; 4) O controle da temperatura é automático e preciso; 5) O agregado pode ser aquecido previamente para aumento da adesividade e eliminação da umidade; 6) Grande produção horária para aplicação em grandes áreas. 5.2 - Tipos básicos de pré-misturados: -

Pré-misturado a quente (P.M.Q.) Pré-misturado a frio (P.M.F)

5.2.1 - Pré-misturado a quente Os agregados são aquecidos antes da mistura, bem como o ligante, permitindo mais homogeneidade da mistura (P.M.Q). 5.2.2 - Pré-misturado a frio Não há aquecimento prévio dos componentes da mistura. Usam-se asfaltos diluídos de cura rápida ou média, ou emulsões que são trabalháveis nas temperaturas ambientes superiores a 25 o C. Em temperaturas baixas o betume poderá ser levemente aquecido (<60oC). O preparo de misturas em usinas permite rigoroso controle de temperatura, eliminação da umidade do agregado, dosagem mais rigorosa, uniformidade e qualidade do produto final, embora tenha custos superiores aos outros tipos como o macadame betuminoso ou a mistura na estrada. 5.3 – Usinas de pré-misturados Constituídas por instalações fixas, sendo que alguns modelos são construídos sobre rodas, e utilizadas na produção de pré-misturados a quente e a frio. Existem dois tipos de Usinas: - Gravimétricas ou descontínuas - Volumétricas ou contínuas Uma usina contínua é esquematicamente semelhante à usina descontínua, não tendo, porém, o silo de pesagem. Nas usinas gravimétricas a dosagem do agregado é feita em peso antes da adição do ligante asfalto, enquanto nas usinas volumétricas a dosagem é feita em volume, de maneira contínua. 115


Figura - Esquema em planta de uma usina gravimétrica

5.3.1 – Usina Gravimétrica (Produção descontínua) Na usina gravimétrica o proporcionamento do agregado e a obediência às faixas granulométricas são feitos através de pesagem dos materiais em balanças automáticas e num sistema de peneiramento contínuo. A produção é descontínua, pela interrupção do processo para as pesadas individuais, mas a produção é elevada, de 40 a 200 t/h ou mais. Nas usinas gravimétricas pode ser usado também o CAP devidamente aquecido e no grau de penetração adequado. 5.3.1.1 – Partes da Usina 1 – Silos frios : Destinam-se a receber os agregados que vão ser utilizados no preparo da mistura, podem ser dois ou três. Na parte inferior estão localizados os alimentadores que regulam o fluxo de agregado conforme o desejado. 2 – Correias transportadoras : conduz os agregados para o pé do elevador a frio. 3 – Elevador frio : usualmente é do tipo de caçamba. Recolhe a mistura de agregados transportado pela correia e a introduz no secador. 4 – Secador : remove a umidade da mistura de agregados e produz o aquecimento na temperatura especificada. 5 – Sistema coletor de pó : serve para eliminar os gases e reduzir a quantidade de pó lançada na atmosfera. O sistema possibilita a recuperação de uma parcela de finos que são retirados dos agregados no secador. 6 – Elevador quente : possui a mesma constituição do elevador frio, sendo recoberto para evitar perdas de temperatura do agregado aquecido. 7 – Dispositivos de peneiração : São do tipo vibratório. Os agregados aquecidos são separados em duas ou mais frações granulométricas. 8 – Silos quentes : recebem os agregados aquecidos provenientes do secador. O n o de silos quentes está condicionado ao n o de frações que será dividida a mistura de agregados. A parte inferior deve ser equipada com um medidor de temperatura e onde 116

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS existe na sua base comportas (portões) acionadas por alavancas e que estão localizadas diretamente sobre a balança. 9 – Introdução do Filler : É o único componente da mistura que não é aquecido. É armazenado em um silo a parte, sendo pesado diretamente na balança da usina como as demais frações da mistura de agregados. 10 – Balança : Nas usinas intermitentes, o estágio final da dosagem dos agregados é efetuado sobre a forma de pesadas cumulativas em uma balança. Na maioria das usinas intermitentes a quantidade de ligante correspondente a cada traço é determinada em bases volumétricas. Em algumas, porém, o ligante é dosado da mesma forma que os agregados, em uma balança. 11 – Misturador: consiste de dois eixos paralelos, providos de palhetas e animados de movimento de rotação. Os agregados aquecidos e convenientemente proporcionados na balança (no caso de usinas intermitentes) ou provenientes dos portões dos silos quentes (no caso das usinas contínuas) são introduzidos no misturador. Nas usinas intermitentes, os agregados e o filler são inicialmente misturados sem ligante. O intervalo de tempo que decorre entre a abertura da comporta da balança e o início da injeção do ligante através da barra distribuidora é denominado “tempo de mistura seca”. Este intervalo deve ser fixado de forma a ser suficiente para que se possa processar uma homogeneização perfeita entre os agregados e o filler. Nas usinas contínuas (volumétricas), a incorporação do ligante aos agregados (ou a mistura dos agregados mais filler) tem lugar, de forma contínua, pouco antes de eles penetrarem no misturador. 12 – Bomba de betume : puxa o ligante armazenado nos tanques de aquecimento. 13 – Depósito com comportas : servem para armazenar a mistura asfaltica antes de descarregar nos caminhões transportadores. 5.3.1.2 – Operação de mistura 1mistura-se a seco, no misturador, os agregados dosados. 2Em paralelo com esta operação, o betume é bombeado dos tanques para o depósito de betume, até se alcançar o peso de acordo com proporção do mesmo na dosagem (caso das usinas descontínuas). 3Despeja-se o betume dentro do misturador durante 30 a 90 segundos. 4Uma vez misturado com os agregados, abrem-se as comportas, caindo a mistura nos caminhões basculantes, para ser transportado à estrada. 5No caso das usinas contínuas, o betume é entregue continuamente, calculando-se a vazão da bomba de asfalto. 6A temperatura do asfalto no momento da aplicação é aquela na qual apresenta uma viscosidade situada dentro da faixa de 75 a 150 segundos Saybolt Furol. Em geral, as misturas devem ser feitas a temperaturas entre 107 oC a 177o C.

117


USINA GRAVIMÉTRICA

118

5 - MATERIAIS BETUMINOSOS 5.3.2 – Usinas Volumétricas (Produção contínua) Nas volumétricas, o proporcionamento feito por volume é menos preciso, mas a produção é contínua e, em geral, de pequenos volumes horários (5 a 30 t/h).

.

119


USINA DE PRE-MISTURADO A FRIO

120

5 – MATERIAIS BETUMINOSOS 1. Princípios fundamentais da dosagem de um concreto asfáltico A dosagem de um concreto betuminoso destina-se a determinar as proporções de agregado graúdo, agregado fino, filler e betume. O cimento asfáltico e os agregados exercem diferentes funções para suportar as cargas impostas pelo tráfego na superfície do pavimento. A função do agregado é basicamente formar um esqueleto ou arcabouço que resista as cargas por roda, e a função do ligante betuminoso é, preliminarmente, manter as partículas de agregado unidas ou cimentadas, aumentando deste modo a resistencia ao movimento, de modo acentuado. O cimento asfáltico também exerce a função de impermeabilizar a mistura e, deste modo, evitar que a água penetre e vá atingir a base, modificando as condições de equilíbrio umidade densidade desta base. No projeto de um concreto betuminoso, considera-se os seguintes pontos: a) Teor de vazios da mistura compactada Quando se tem uma mistura compactada de agregado, as partículas ficam em contacto umas com as outras e entre elas existem espaços vazios, chamados de “teor de vazios do agregado mineral”, figura 1. Quando se junta o betume, para manter unidas as partículas do agregado na estrutura formada, aquele não só envolve as partículas, formando uma espécie de película fina, como também enche parcialmente os espaços vazios entre as partículas, deixando vazios cheios com ar, que são os “vazios da mistura”, ver Figura 2.

Vazios do agregado mineral

Figura 1 Vazios da mistura

É de grande importância o teor de vazios da mistura, que é usualmente expresso em porcentagem do volume total da mistura compactada. Quando existe excesso de asfalto em tal volume que as partículas individuais do agregado percam contato entre si, elas passam a “flutuar” no asfalto, e o arcabouço formado pelo agregado é destruído, deste modo o revestimento de concreto asfáltico não irá Figura 2 suportar bem as cargas impostas pelo tráfego. Pode parecer que o ideal fosse que o asfalto enchesse totalmente os vazios do agregado mineral, para que tivesse melhor resultado. Considerando, no entanto, que o asfalto tende a expandir-se com o aumento da temperatura, qualquer aumento de temperatura iria provocar, nesse caso, afluência de asfalto à superfície, ou seja, haveria exsudação prejudicial, com conseqüente redução da resistencia. Desta maneira, é necessário deixar-se na mistura um “teor de vazios”, que varia de 3 a 5% para as camadas de desgaste (revestimento) e 3 a 8% para as camadas de ligação (binder), após compactação. O valor mínimo assegura a condição de não haver a afluência do betume devido a expansão resultante do aumento de temperatura. Por outro lado, a necessidade de fixar o valor máximo resulta do fato de que um valor grande de teor de vazios da

119

5 – MATERIAIS BETUMINOSOS mistura compactada pode resultar num rápido endurecimento e oxidação do asfalto, e conseqüente deterioração, quando a mistura estiver exposta às condições ambientes de tempo e uso. Isto trará como conseqüência, uma desintegração do asfalto, permitindo absorção da água que irá paulatinamente destruir a mistura, principalmente em lugares sujeitos a invernos rigorosos. b) Grau de compactação As misturas de concreto asfáltico, para terem boa resistencia, devem ser compactadas convenientemente. O aumento da energia de compactação de uma mistura asfaltica traz como conseqüência a aproximação das partículas, reduzindo deste modo o volume de vazios de ar, e um aumento do peso específico, resultante da diminuição de volume da mistura. Uma compactação leve faz com que a mistura fique com um teor elevado de vazios de ar e pequeno peso específico, refletindo-se na durabilidade e estabilidade da mistura que, deste modo, serão baixas. Vê-se, portanto, que a resistencia de um concreto asfáltico fica ligada diretamente ao grau de compactação que se obtenha. Para que um revestimento de concreto asfáltico seja estável, é necessário que seja bem compactado. No campo, a compactação é obtida por meio de equipamento próprio, como rolos lisos e rolos pneumáticos, até que se atinja o grau de compactação exigida pelas especificações.

2. Grandezas que intervem na caracterização e dosagem da mistura 2.1 - Agregados A) Densidade real dos grãos (D): É a relação entre a massa ao ar de um dado volume de material, a uma dada temperatura, e a massa ao ar de igual volume de água à mesma temperatura. Pode ser determinada pelo processo do Picnômetro e, no caso de agregados, corresponde à densidade dos grãos, sem vazios, não se levando em conta os vazios intersticiais. Na figura abaixo temos:

Figura 3

(a) (b) (c) (d)

m1 m2 m3 m4

= massa do picnômetro vazio (tara) = massa do picnômetro cheio com água até o menisco = massa do picnômetro contendo a amostra = massa do picnômetro contendo a amostra e cheio de água até o menisco

m = massa da amostra = m 3 – m1 m2 – m 1 = massa de água que preenche o picnômetro, cujo valor equivale ao volume de água ( γ w = 1,0) m4 – m3 = massa de água (igual volume) não deslocada pela própria amostra; (m2 – m1) – (m4 – m3) = volume da água deslocada pela amostra = volume da amostra. D = densidade real do material D=

[(m2

(m3 − m1 ) − m1 ) − (m 4 − m3 )]

120

5 – MATERIAIS M ATERIAIS BETUMINOSOS BETUMINOSOS B) Massa específica aparente (d) das frações de agregado: É a relação entre a massa de determinada porção de agregado e o volume ocupado pelo mesmo, nas condições de compactação e adensamento em que se encontram. m S

d=

V

mS = massa de sólidos da amostra compactada V = Volume total (medido após compactação do c.pc.)

Determinação do volume, V: - Por Por medida direta com Paquímetro (Vol. Geométrico): V = - Por Por imersão na água (balança hidrostática): d =

π × φ 2 4

×h

ma V d

Princípio de Arquimedes: Arquimedes: Todo corpo imerso em um fluido sofre um empuxo, de baixo para cima, igual ao peso da água deslocada.

Figura 4

d=

ma m a − mi

Vd = ma – mi = volume de água água deslocada ma – massa do agregado ao ar mi – massa do agregado imerso C) Percentagem de vazios dos agregados (porosidade) (%)V =

V v V T

Vv – Volume de vazios VT – Volume total da porção de agregados

(%)V =

( D − d ) D

× 100

D – Densidade real dos grãos d – massa especifica aparente

121

5 – MATERIAIS M ATERIAIS BETUMINOSOS BETUMINOSOS 2.2 – Misturas compactadas Um corpo de prova compactado contendo agregados, betume e ar apresentase separadamente em fases distintas (figura 5).

Figura 5 – Fases de uma mistura betuminosa Nomenclatura: mb – massa de betume mf – massa de filler magf – massa de agregado fino magg – massa de agregado agregado grosso mT – massa total da mistura

Vv – volume de vazios da mistura VB – volume de betume Vf – volume de filler Vagf – volume de agregado fino Vagg – volume de agregado grosso Vc – volume de cheios VT – volume total da mistura

2.2.1 – Densidade máxima teórica da mistura D=

% B D B

+

100 % F % Agg D F

+

Dagg

+

%B – teor de betume %F – percentagem de filler %Agg – percentagem de agregado grosso %Agf – percentagem de agregado fino DB – densidade do betume DF – densidade do filler Dagg – densidade do agregado grosso Dagf – densidade do agregado fino

% Agf Dagf

2.2.2 – Massa específica aparente da mistura d= d=

mT

ma – massa do c.p. da mistura compactada mi – massa do c.p. após imersão ma – mi = volume deslocado (empuxo hidrostático)

V T ma

(ma

− mi )

2.2.3 – Percentagem de vazios da mistura compactada (vazios não preenchidos) Vv =

V V V T

.100

ou

(%)V =

( D − d ) D

.100

122

5 – MATERIAIS M ATERIAIS BETUMINOSOS BETUMINOSOS 2.2.4 – Percentagem de vazios cheios de betume (VCB) VCB =

V b V T

. 100

ou

(%)VCB =

d × % B D B

2.2.5 – Vazios do agregado mineral (%)VAM = (%)V + (%)VCB 2.2.6 - Relação betume x vazios (RBV)

(%) RBV =

(%)VCB (%)VAM

× 100

3. Fluência ou deformação plástica É a deformação que o corpo de prova sofre antes da ruptura. A análise do comportamento da mistura compactada com teores de betume diferentes, mantendo-se a energia de compactação, durante a aplicação da carga pode ser feita através da relação betume x VAM

Valor inicial de vazios

Figura 6

A curva mostra que variando-se o teor de betume é possível avaliar as variações que ocorrem nos vazios do agregado mineral. Assim, podemos destacar três situações ou zonas: ZONA A: Para as primeiras misturas com baixos teores de betume, os vazios do agregado mineral aumentam, porque o betume em pequenas porções não tem condição de “molhar” completamente os grãos, razão porque durante a compressão eles não encontram facilidade para se entrosarem ocupando os vazios existentes. Nesta fase, as partículas se separam e o VAM aumenta até um máximo. ZONA B: Aumentando-se Aumentando-se o teor de betume e mantendo-se a energia de compactação, verifica-se que os vazios do agregado mineral diminuem. É que se atingiu os teores de betume que permitem o envolvimento completo dos grãos de agregado facilitando, 123

5 – MATERIAIS M ATERIAIS BETUMINOSOS BETUMINOSOS com a compressão, o acomodamento das partículas que vão se entrosando e reduzindo os vazios ocupados pelo ar. Assim, o VAM passa a cair, porque a espessura das películas é tal que passa a servir como lubrificante. O aumento do betume provoca a diminuição do VAM até um mínimo. ZONA C: Continuando a aumentar o teor de betume, mantendo-se a energia de compactação, verifica-se verifica-se que os vazios vazios do agregado agregado mineral voltam voltam a aumentar. É que já tendo sido empregado betume suficiente para “molhar” todos os agregados, o aumento do teor contribui apenas para aumentar a espessura do filme de ligante entre os grãos, e os separa mais ainda, sem melhorar as condições de entrosamento.

Conclusão a) As misturas correspondentes a 1 a fase (Zona A) possuem ligantes insuficientes e são consideradas misturas pobres. O revestimento tem pouca durabilidade, é permeável, sujeito a fissuração e sem resistência ao desgaste superficial. A passagem do tráfego deve provocar a desagregação da mistura e a degeneração do pavimento em pouco tempo. b) As misturas correspondentes correspondentes a 3a fase (Zona C) possuem excesso de ligantes e são consideradas misturas ricas. Devem provocar deformações no revestimento, ocorrendo a exsudação do betume com a passagem do tráfego e, também, pela sua expansão devido o aumento da temperatura ambiente, tornando a superfície de rolamento escorregadia, principalmente nos dias de chuva. Vários aditivos tem sido usados para reduzir este inconveniente, mas os resultados não foram animadores. c) As misturas correspondentes à 2 a fase (Zona B) devem satisfazer às especificações e dar à mistura condições de estabilidade e resistência e ainda deixar uma pequena percentagem de vazios, para evitar a exsudação com a passagem do tráfego. Os vazios do agregado mineral atingem, nessa zona B, um valor mínimo, ao redor do qual deverá estar o teor ótimo de betume.

4. MÉTODOS DE ENSAIOS DE MISTURAS BETUMINOSAS Os principais métodos utilizados para a obtenção do teor ótimo de betume, para uma determinada mistura de agregados, são : • Marshall Triaxial Smith • Compressão Simples (LCPC) • Compressão Diametral (DNER) • • Hveen Hubbard – Field •

4.1 – Método de Estabilidade Marshall ou do U.S.Corps of Engineers O U.S. Corps of Engineers adotou o equipamento e o método de projeto de misturas betuminosas concebido por Bruce Marshall, do Mississipi State Highway Departament, para solucionar um importante problema do projeto e construção de aeroportos militares durante a 2 a Guerra Mundial. A utilização do método se limita a misturas betuminosas a quente, utilizado cimentos asfálticos de petróleo de penetração compatíveis com as condições ambientais. O agregado agregado utilizado deve ter diâmetro efetivo de pelo pelo menos 1 polegada (25,4 mm). Assim, a não ser que outras condições prevaleçam, os ensaios devem ficar limitados às condições estabelecidas para os produtos resultantes do método desenvolvido desenvolvido pelo U.S. Corps. 124

5 – MATERIAIS M ATERIAIS BETUMINOSOS BETUMINOSOS Por exemplo, para haver equilíbrio entre estabilidade e durabilidade foi fixado que os vazios correspondentes ao ar (vazios não preenchidos) na mistura total seriam limitados entre 3% e 5%, em peso. Para os vazios preenchidos de betume, foram fixados os limites entre 75% e 85% dos vazios do agregado mineral.

4.1.1 - Equipamentos a) Aparelho Marshall : máquina para aplicação de carga vertical, cuja capacidade seja de 2.720 kgf (6.000 lb), possui dispositivo (extensômetro) para medir a carga. b) Molde : constituído de duas seções de mesmo diâmetro interno 4” (10,16 cm) e respectiva base; altura 2 ½” (6,35 cm) c) Soquete : Peso igual a 10 lb (4,54 kg); altura de queda 18 pol. (45,72 cm) d) Medidor de fluência : mede as deformações do c.p. cuja escala é dividida em 0,01” (0,254 mm)

4.1.2 - Preparação do corpo de prova  

  

Figura 7

Agregados e betume aquecidos na temperatura temperatur a especificada especifica da e misturados em moinho próprio. Mistura colocada no molde aquecido e compactada: 35 a 50 golpes em cada face: condições normais (tráfego leve) 50 a 75 golpes em cada face: Tráfego médio em cada face: Tráfego pesado e muito pesado - 75 a 100 golpes em Moldam-se 2 c.p. para cada teor de betume Após moldagem, moldagem, pesa-se pesa-se e determina-se o volume volume do c.p. (por medida direta e/ou por imersão) para determinação da massa específica aparente da mistura. Colocam-se Colocam- se os c.p. em banho Maria a 60 oC (140oF), por 20 minutos a 1 hora.

4.1.3 – Execução do ensaio • À temperatura de 60oC, os c.p. são submetidos a compressão diametral na prensa do Aparelho Marshall. A carga é aplicada com velocidade de 2” (50,8 mm/min) até a ruptura da amostra. carga máxima • A que leva a ruptura é chamada de Valor de Estabilidade Marshall. A deformação sofrida pelo pelo c.p. durante a aplicação da carga é medida medida pelo • medidor de fluência

125

5 – MATERIAIS BETUMINOSOS 4.1.4 – Resultados Registra-se na ficha de ensaio os valores da carga máxima e fluência, na • ruptura do c.p. (Quadro 1) Traçam-se os gráficos das variações das grandezas, em função das variações • dos teores de betume : - Estabilidade Marshall P (kgf) - Vazios não preenchidos (%V) - Relação betume x vazios (%RBV) - Densidades máximas teóricas (D) - Fluência (f)

Figura 8

Determinação do teor ótimo de Betume. a) b) c) d)

Teor para máxima densidade teórica: B 1 Teor para máxima estabilidade Marshall: B 2 Teor para a média do intervalo especificado para os vazios não preenchidos: B 3 Teor para a média do intervalo especificado para os vazios preenchidos: B 4

e) Média dos valores: (%) B

=

B1 + B 2 + B3 + B 4

4

f) Verificar se o valor de (%) B satisfaz as duas condições abaixo: Estabilidade Marshall acima do mínimo especificado Fluência abaixo do máximo especificado  h) Satisfeita as duas condições acima, o teor de betume (%) B , em peso, deverá ser comunicado à usina para a respectiva calibração da bomba de betume. 

126

5 – MATERIAIS BETUMINOSOS Traço da mistura: Betume + Agregados = 100% Por exemplo: Agregados (54% Pedregulho+ 38%Areia + 8% filler) e Betume = 6% O traço da mistura na Usina, em peso, será: Agregados: 100 – 6 = 94% Pedregulho : Areia : Filler : Betume:

TRAÇO

0,94x 54 0,94 x 38 0,94 x 8

50,76 35,72 7,52 6,0 100,0

Total

% % % % %

4.1.6 – Especificações (DNER) Características recomendadas para Estradas e Aeroportos. Determinações Estabilidade Marshall (kgf) Deformação plástica (0,01 pol) Porcentagem de vazios não preenchidos (%V) a) Concreto asfáltico b) Areia-asfalto c) Binder Percentagem de vazios preenchidos em materiais betuminosos (%RBV) a) Concreto asfáltico b) Areia-asfalto c) Binder

Critério - Pressão dos pneus 7 kgf/cm 14 kgf/cm 225 450 20 16 3–5 5–7 4–6

3–5 6–8 5–7

75 - 85 65 – 75 65 - 75

75 –82 65 –72 65 - 72

Resultados de ensaios: limites sugeridos para misturas betuminosas Ensaio Marshall No de golpes em cada face do c.p. Estabilidade (lb) Fluência (0,01”) Vazios (%) RBV (%)

Tráfego Pesado e muito Médio Leve pesado Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo 75 750 8 3 75

50 500 16 5 82

8 3 75

35 500 10 5 85

8 3 75

20 5 85

127

5 – MATERIAIS BETUMINOSOS Exercício de aplicação : Um c.p. de mistura betuminosa foi submetido ao ensaio de estabilidade Marshall, onde são conhecidos os seguintes dados: Teor de betume = 5% ; densidade do betume = 1,0 Massa específica aparente da mistura = 2,23 g/cm 3 Especificação para a mistura: Agregado A: 38% ; densidade = 2,66 g/cm 3 Agregado B: 62% ; densidade = 2,68 g/cm 3 Estabilidade mínima: 350 kgf Estabilidade do c.p. = 440 kgf Fluência: 6 – 14 mm Fluência do c.p. = 8,3 mm %Vv = 3 a 6 % Determinar: %RBV = 75 a 85% a) qual o traço da mistura; b) a densidade máxima teórica da mistura; c) o volume de vazios; d) o volume cheio com betume; e) os vazios do agregado mineral; f) a relação betume vazios g) verificar se a mistura atende a especificação; RESOLUÇÃO: - Traço da mistura Mistura betuminosa

Agregados + betume = 100% %A + %B + 5% = 100%

→

%A = 0,95 x 38 = 36,1% %B = 0,95 x 62 = 58,9%

Traço:

Agregado A = 36,1% ; Agregado B = 58,9% ; Teor de betume = 5%

- Densidade máxima teórica:

D=

% B d B

D=

5 1,0

+

100 36,1 58,9 2,66

+

∴

+

100 % Ag. A D A

+

% Ag . B D B

D = 2,43 g/cm3

2,68

- Vol. de vazios da mistura: %V V = - Vol. cheio com betume: %VCB =

D − d D

× 100 =

d × o o B d B

=

2,43 − 2,23 2,43

2,23 × 5 1,0

- Vazios do agregado mineral: %VAM = %V V + %VCB - Relação betume vazios: %RBV =

%VCB %VAM

× 100

=

11,15 19,35

×100 ∴

%VCB = 11,15%

∴

∴

%VAM = 19,35%

×100 ∴

- O c.p. não atende a especificação no que se refere a %V V apresenta muitos vazios e pouco betume.

%VV = 8,2%

e

%RBV = 57,6% %RBV. A mistura

128

ESTABILIDADE MARSHALL

C.P.

% LIG

Alt. (cm)

a

MOLDE Diâm. Peso (g) (cm) Ar Agua b c d

3

VOL. (cm ) DENSIDADE Geom

Imers o Aparen T eóric a

-

FICHA DE ENSAIO

% VCB

% V

% VAM

i

j

k

% ESTABILIDADE, kg FLUENCIA (1/100) RBV Leit. FC Carga Leit. Leit. f (mm)

(c-d) c/e c/f

e

f

g

Prensa

h

l

m

n

mxn

Inicial

final

p-q

o

p

q

r

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS 1 - Introdução

O dimensionamento de um pavimento consiste na determinação das camadas de reforço do subleito, sub-base, base e revestimento, de forma que essas camadas sejam suficientes para resistir, transmitir e distribuir as pressões resultantes da passagem dos veículos ao subleito, sem que o conjunto sofra ruptura, deformações apreciáveis ou desgaste superficial excessivo. Um pavimento é um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes sobre um semi-espaço infinito que é o subleito. O problema do dimensionamento consiste em considerar um ponto P qualquer do sistema solicitado por uma carga Q/2 que gera uma pressão de contato q e verificar o estado de tensão e de deformação resultante, visando prever se haverá ou não ruptura. O dimensionamento pode partir da consideração de que as cargas aplicadas são estáticas; no entanto, ele é submetido a cargas repetidas, sofrendo, devido a essa repetição, deformações permanentes e elásticas, que serão tanto maiores quanto maior for o número de solicitações. O concreto de cimento pode romper por fadiga, após um número grande de solicitações, sendo que o método de dimensionamento da Portland Cement Association (PCA) baseia-se no consumo de resistência à fadiga. As tensões de tração na flexão, originadas pela passagem das cargas do tráfego, variam linearmente com o logaritmo do número de solicitações permissíveis. O concreto asfáltico, após um grande número de solicitações, também pode romper por fadiga. A ruptura geralmente pode estar ligada ao logaritmo do número de solicitações, ocorrendo, em alguns casos e em certas áreas mais solicitadas da pista, antes mesmo de ser atingido o limite de resistência à fadiga. Os materiais granulares utilizados na construção de bases e sub-bases podem também, romper por fadiga, sendo que os materiais compostos de grãos graúdos sofrem, nesse caso, uma degradação que os leva ao desarranjo do conjunto. A Mecânica dos Pavimentos procura explicar o funcionamento estrutural dos Pavimentos sob a ação do tráfego, com base em observações de campo e em modelos teóricos estabelecidos para essa finalidade. Isto permite afirmar que a degradação estrutural do pavimento asfáltico é associada a dois fatores principais: a) a deformação permanente – manifestada pela profundidade das trilhas de roda e pela irregularidade do perfil longitudinal, que vai crescendo com o aumento das solicitações devido ao tráfego. b) A fadiga à flexão – manifestada pelas trincas em forma de couro de crocodilo no revestimento asfáltico. medida que vai crescendo as solicitações, vão crescendo as deformações permanentes nos perfis transversal e longitudinal, que são devidas ao somatório das deformações permanentes de todas as camadas: do subleito ao revestimento. Um modelo empírico simples é o chamado modelo CBR onde se considera que praticamente a deformação permanente σ ε σ ε na superfície do pavimento é devida somente ao subleito (caracterizado pelo seu CBR), sendo desprezíveis as das

130

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS demais camadas (supostamente construídas adequadamente). Supondo-se que o revestimento asfáltico obedeça às especificações pertinentes, que a base granular tenha um CBR ≥ 80% (tráfego pesado) ou CBR ≥ 60% (tráfego médio) e que a sub-base tenha um CBR ≥ 20%, a deformação permanente na superfície do pavimento é considerada ser devido apenas ao subleito, desde que as espessuras mínimas de revestimento e de base sejam respeitadas. O revestimento asfáltico sob a ação do tráfego vai trabalhar a flexão, sofrendo deflexões reversíveis (elásticas) que provocam a repetição de tensões de tração ( σ) e das respectivas deformações relativas ( ε) em sua face inferior, figura acima. A medida que se repetem as σ e as ε , isto é, a medida que vai crescendo as solicitações do tráfego, o revestimento asfáltico vai enfraquecendo. Inicialmente aparecem fissuras, seguidas de trincas isoladas que vão tendendo a formar trincas tipo couro de crocodilo: é o fenômeno da fadiga. Quando começam a se formar as trincas, é o momento da execução do reforço do pavimento. Em caso contrário, vão se estabelecer as trincas necessitando de um reforço mais oneroso, que vão passando a pequenos blocos desconectados, iniciando a fase de desagregação: é a ruína total do pavimento, exigindo uma reconstrução de grande vulto, indicando falha do Gerenciamento do Pavimento. No modelo CBR a fadiga é evitada até um certo número de solicitações (N) estabelecendo-se, para isso, uma certa espessura mínima de revestimento hr min 1.1 – Fatores que influem no dimensionamento

a) Materiais de construção disponíveis no tocante à qualidade e quantidade. O custo é fator importante e depende da distancia de transporte entre as jazidas de materiais e o local da obra. A pesquisa dos materiais apropriados para uso do pavimento é feita conjuntamente com a prospecção geotécnica, determinando-se a qualidade, volume disponível, custos de extração e transporte. b) Climatologia e precipitações pluviais. A intensidade elevada de chuvas exige pavimentos mais espessos e mais impermeáveis, influindo no seu desempenho ao longo de sua vida útil. c) Natureza do subleito e respectiva capacidade de suporte. d) Previsão de tráfego: são levados a efeito estudos da intensidade e do tipo de cargas atuais e a previsão para o futuro, bem como a freqüência de repetições de cargas. e) Equipamentos disponíveis e volume de serviços. f) Custo do pavimento na sua construção, operação e conservação, ao longo da vida útil estimada. 2 – Critério Geral de Dimensionamento

Dentre as principais grandezas e parâmetros que levam às primeiras noções de dimensionamento, já mencionadas no primeiro capítulo, podemos destacar o seguinte: A -

a carga de roda, embora resulte numa superfície de contato com o pavimento aproximadamente elíptica, essa superfície pode ser considerada circular de raio r. B - essa carga de roda provoca uma distribuição de pressões, sob o pneu, parabólica, resultando

131

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS em pressão nula no perímetro da superfície de contato e máxima no centro dessa superfície. Considera-se a pressão de contato uniformemente distribuída q na superfície de contato circular, ver figura ao lado. C – o subleito recebe, na interface com o pavimento, uma pressão inferior a pressão de contato e tanto menor quanto mais espesso o pavimento e quanto mais nobres os materiais componentes das camadas desse pavimento. De acordo com os elementos apresentados até aqui, pode-se dizer que o critério geral para o dimensionamento de pavimentos consiste em, partindo de uma carga repetida provocada pelo tráfego q e, em função das condições de suporte de semiespaço infinito que é o subleito σZ , calcular a espessura total z necessária e as fatias correspondentes às camadas do pavimento, considerando nesse cálculo a qualidade dos materiais a serem utilizados nessas camadas, que pode ser representada pelo angulo α de distribuição de pressões. São três, as grandezas a considerar inicialmente: Subleito. A pressão σZ provocada na interface com o pavimento, que é a mínima condição de resistência a ser exigida desse subleito. Tráfego. Representado pela pressão de contato q. Materiais das camadas. Representado pelo angulo α de alargamento do tronco de cone de distribuição de pressões. 

 

As expressões abaixo deduzidas das considerações acima, servem para demonstrar duas situações distintas: σz =

q⋅

1 -----------------------1 + (z / r) ⋅ tg α 2

(1)

e

z =

 r   q      α σ tg    Z 

1 / 2



− 1



(2)

O critério referente a expressão (1) tem aplicação principalmente no dimensionamento de pavimentos urbanos, pois é muito freqüente a necessidade de se fixar previamente a espessura z do pavimento, quer pelas limitações de nivelamento da parte superior, devido aos nivelamentos de guias, sarjetas, soleiras e outros próprios das áreas urbanizadas, quer pelas limitações de nivelamento no subsolo, pela possibilidade da existência de canalizações subterrâneas de gás, esgotos, água, luz, telefone e outras. O critério referente a segunda expressão (2) tem aplicação principalmente no caso de rodovias em zonas rurais. Nesse caso, as limitações de nivelamentos praticamente inexistem, pois essas rodovias se desenvolvem em regiões sem os melhoramentos citados no caso urbano. Assim, deve-se providenciar o levantamento da qualidade dos materiais componentes do subleito e, com base nesses resultados, dimensionar o pavimento, havendo certa liberdade na fixação da espessura total desse pavimento, sem grandes preocupações quanto às limitações de nivelamento. D – As especificações dos materiais que irão compor as camadas do pavimento. No

dimensionamento, direta ou indiretamente essas especificações devem estar sendo obedecidas. Na construção, o rigor na obediência às especificações é total, sob pena de se estar construindo uma estrutura diferente daquela projetada. E – Considerando que as pressões decrescem com a profundidade, as camadas complementares da base, sub-base e o reforço devem obedecer a condições, quanto à

132

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS qualidade, também, decrescentes, ou seja, o material da base deve ser mais nobre que o material da sub-base, e a qualidade desta superior, à do reforço do subleito. F – As condições climáticas influenciam o dimensionamento dos pavimentos na medida em que maiores precipitações pluviométricas e maiores variações anuais de temperatura exigem cuidados especiais para manutenção das propriedades que levaram à escolha dos materiais G – As condições de drenagem devem ser consideradas adequadas para o dimensionamento e, por conseguinte, durante todo o período de projeto e operação do pavimento. H – O grau de compactação tem uma influencia evidente no comportamento de um pavimento. Quanto maior o grau de compactação de um solo, maior resistência ele apresenta à deformação. I – A velocidade de aplicação das cargas pode ter influencias também no comportamento dos pavimentos. No caso de solos granulares tem pouco significado. Para solos finos, saturados, verifica-se que breve aplicação de carga – carga seguida de imediata descarga – não dá tempo para a água movimentar-se, considerando-se ainda que a água absorve parte da carga, resultando em pequenos recalques. Para carga aplicada lenta e prolongadamente, a água poderá ser expulsa, provocando recalque mais ou menos pronunciado, resultando em perda de capacidade de suporte. J – A manutenção do pavimento ao longo do período de operação evidentemente é fator importante para o seu comportamento. L – O nível de serviço que solicita o pavimento influi também em seu comportamento, pois está ligado à constância de manobras com mudanças de direção e variações em amplos limites de velocidade. Neste particular, as deficiências de traçado tem seus efeitos agravados. Uma rodovia com curvas de pequeno raio, rampas ascendentes íngremes, com tráfego intenso, tem o pavimento solicitado de maneira muito enérgica, quer pelas constantes manobras, quer pelas reduções constantes dos motores e ainda, pela constância do atrito lateral provocado pela força centrífuga. 3 – Métodos de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis

Pavimento flexível já foi definido como aquele em que as deformações, até certo limite, não levam ao rompimento. Geralmente, o revestimento é betuminoso. Existem diversos métodos de dimensionamento, os quais, encontram-se agrupados em dois tipos: 1 . Métodos empíricos 2. Métodos teóricos Os métodos empíricos baseiam-se em fórmulas, constantes e coeficientes decorrentes de experiências e verificações, sempre comparando os resultados de cálculo com o comportamento, no campo, dos pavimentos, procurando dar um grau de sensibilidade compatível com as variáveis em jogo. Os métodos teóricos geralmente tem como ponto de partida a teoria de Boussinesq, que admite o subleito como um semi-espaço infinito, contínuo, homogêneo, isotrópico, linear e elástico. O módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson, são grandezas que definem os materiais das diversas camadas, desta maneira, foi desenvolvido o Método da Resiliência onde são consideradas a análise de tensões e deformações de estruturas de pavimentos como sistemas de múltiplas camadas e a aplicação da teoria da elasticidade e do método dos elementos finitos, deram ensejo á

133

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS consideração racional das deformações resilientes no dimensionamento de pavimentos. Esta é a tendência observada a partir da década de 60. Assim, cresceu em importância a obtenção dos parâmetros elásticos ou resilientes dos solos e de materiais utilizados no pavimento. Convencionou-se chamar, em Mecânica dos Pavimentos, de deformação resiliente a deformação elástica ou recuperável de solos e de estruturas de pavimentos sob a ação de cargas repetidas. A resiliência excessiva faz-se notar mesmo em pavimentos bem dimensionados por critérios de resistência à ruptura plástica, sempre que as deflexões (deslocamentos verticais) medidas em corpos-de-carga com viga Benkelman são grandes, ou quando o trincamento da superfície é prematuro. É o fenômeno da fadiga dos materiais que se manifesta em revestimentos asfalticos a bases cimentadas. Quando se utiliza o método CBR de dimensionamento de pavimentos flexíveis, desenvolvido pelo “U.S.Corps of Engineers”, como é o caso corrente no Brasil, não como considerar explicitamente a resiliência. Pode-se quando muito, estabelecer restrições específicas a determinados materiais e estruturas de pavimentos, e isto de modo totalmente empírico. O método de dimensionamento de pavimentos flexíveis atualmente adotado pelo DNIT, é empírico, também conhecido como Método do Eng. Murillo Lopes de Souza , por ter sido quem introduziu no Brasil. O referido método baseia-se no valor do CBR, em que o autor introduziu conclusões e sugestões contidas no trabalho “Design of flexible pavements considering mixed loads and traffic volume”, que foi apresentado na Conferencia Internacional de Projetos Estruturais de Pavimentos Asfalticos, realizada na Universidade de Michigan em 1962 e cujos autores foram W. J. Turnbull, C. R. Foster e R. G. Ahlvin.

134

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT) MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO FLEXÍVEL Este método de dimensionamento foi proposto pelo Engenheiro Murillo Lopes de Souza, na década de 60, com base no ensaio C.B.R de O. J. Porter, no Índice de Grupo, de Steele e no que se refere ao tráfego, nos trabalhos do U.S. Corps of Engineers, apresentados por J. Turnbull, C. R. Foster e R. G. Alvhin. Os dados correspondentes aos coeficientes de equivalência estrutural são baseados nos resultados obtidos na pista experimental da AASHTO no final da década de 50. Na seqüência subleito, tráfego e materiais das camadas, o método pode assim ser apresentado.

1 – Subleito

A idéia básica é adotar um Índice Suporte IS, calculado em função da média aritmética derivados de dois outros índices, o C.B.R e o IG. IS =

( IS IG

+

IS CBR )

2

ISIG - Índice Suporte derivado do Indice de Grupo do solo ISCBR – Índice Suporte derivado do CBR Numericamente: IS CBR = CBR

♦

Impõe-se a condição de que o Índice Suporte seja, no máximo, igual ao CBR: IS

♦

≤

Índice de Grupo Índice de Suporte IG ISIG 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a 10 11 a 12 13 a 14 15 a 17 18 a 20

20 18 15 13 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2

Tabela 1 - Valores de IS IG em função de IG

CBR = ISCBR

Nos casos de anteprojetos, pode-se tomar IS = IS IG quando não se dispõe dos resultados de CBR dos materiais do subleito.

1.1 - Materiais do Subleito

- Os 20 cm superiores do subleito compactados com 100% AASHTO intermediário. - Expansão, medida no ensaio de C.B.R, menor ou igual a 2%. - C.B.R. ≥ 2% - No caso da ocorrência de materiais com CBR ou IS inferior a 2, é sempre preferível a fazer a substituição, na espessura de, pelo menos, 1 m, por material com CBR ou IS superior a 2.

1.2 - Materiais para Reforço

- C.B.R. maior do que o do subleito - Expansão ≤ 1%

132

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 1.3 – Materiais para Sub-base - C.B.R. ≥ 20% - I.G = 0 - Expansão ≤ 1%

1.4 – Materiais para Base - C.B.R ≥ 80% - Expansão ≤ 0,5% - Limite de Liquidez ≤ 25% - Índice de Plasticidade ≤ 6% - Equivalente de Areia ≥ 20% - A granulometria deverá obedecer as faixas (Parte I) mostradas na tabela 2 Caso o Limite de Liquidez seja superior a 25% e/ou o Índice de Plasticidade seja superior a 5, o material pode ser empregado em base, desde que o Equivalente de Areia seja superior a 30%. Pode ser tolerado o emprego, em base, de materiais com CBR ≥ 60% desde que haja carência de materiais e o período de projeto corresponda a um número de operações de eixo padrão igual ou inferior a 10 6 e atendam as faixas granulométricas especificadas E e F, da tabela 2. Os materiais para base granular devem se enquadrar numa das seguintes faixas granulométricas da parte I da tabela 2. A fração que passa na peneira n o 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira n o 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles igual ou inferior a 50. Pode ser aceito um valor de desgaste maior, desde que haja experiencia no uso do material. O CBR da camada superior terá sempre valor de CBR maior do que o da camada inferior. As misturas betuminosas devem ser dosadas, de preferencia, utilizando-se o ensaio Marshall. Tipos I II Peneiras A B C D E F 2” 100 100 1” 75-90 100 100 100 100 3/8” 30-65 40-75 50-85 60-100 O N 4 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 70-100 O N 10 15-40 20-45 25-20 40-70 40-100 55-100 O N 40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70 O N 200 2-8 5-20 5-15 10-25 6-20 8-25 Tabela 2 - Faixas de granulometria especificadas (DNER) A massa especifica exigida para a compactação do solo no campo definirá o CBR de projeto. Os c.p. que apresentarem inchamento superior a 4% indicam que os solos correspondentes devem ser rejeitados para emprego como subleito, mesmo que os valores de CBR sejam aceitáveis. Supõe-se sempre, que há uma drenagem superficial adequada e que o lençol d’água subterrâneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de regularização.

133

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO ♦

Valores de CBR para alguns materiais

Material

CBR (%)

Brita compactada Macadame hidráulico Solo cimento Solo estabilizado Areia (sem argila) Argila arenosa Silte argiloso plástico

80 – 120 80 – 120 40 – 60 20 – 40 15 – 40 6 – 10 3-5

As argilas de alta plasticidade (IP muito elevado) e que tem CBR < 3% não devem ser usadas como material de subleito porque conduzem a espessuras grandes do pavimento, além de serem expansivas, incham com o aumento da umidade, sendo muito elásticas. Os solos com altos teores de matéria orgânica (solos turfosos e brejosos) tem baixíssima capacidade de suporte com CBR = 0% e jamais devem ser usados como material de subleito. Nesses casos indica-se sua remoção e substituição por solos de melhor qualidade de suporte. A espessura mínima a adotar para compactação de camadas granulares é de 10 cm, a espessura total mínima para estas camadas, quando utilizadas, é de 15 cm e a espessura máxima para compactação é de 20 cm.

2. Tráfego - As Cargas Rodoviárias As rodovias são trafegadas por eixos de diversas configurações com cargas diversas. Convencionou-se internacionalmente um eixo de referência que pudesse traduzir a influencia deletéria dos eixos diversos sobre o pavimento. Foi escolhido o eixo simples padrão – ESP com roda dupla, com carga total de 8,2 tf (18.000 lb) e pressão de pneu de 5,6 kgf/cm 2 (80 psi).

2.1 – Veículos Nas rodovias circulam veículos de passageiros (carros de passeio) e veículos comerciais (caminhões e ônibus). Do ponto de vista do projeto geométrico, leva-se em conta o tráfego total, mas do ponto de vista do dimensionamento do pavimento, o tráfego de veículos comerciais tem efeito preponderante no que diz respeito ao seu desgaste. As cargas dos veículos comerciais são transmitidas ao pavimento através de rodas pneumáticas simples ou duplas, integrantes de eixos equipados em geral com duas rodas, e que são classificadas em eixos simples e eixos tandem. A AASHTO, adota as seguintes definições: Eixos Simples ( roda simples ou roda dupla )- Um conjunto de duas ou mais rodas, cujos centros estão em um plano transversal vertical ou podem ser incluídos entre dois planos transversais verticais distantes de 1 m que se estendem por toda a largura do veículo. Eixo Tandem – Dois ou mais eixos consecutivos, cujos centros estão distantes de mais de 1 m e menos de 2,4 m e ligados a um dispositivo de suspensão que distribui a carga igualmente entre eixos. O conjunto de eixos constitui um eixo tandem. Carga por eixo simples - É a carga total transmitida ao pavimento por um eixo simples. Carga por eixo Tandem - É a carga total transmitida ao pavimento por um eixo Tandem.

134

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Segundo o DNIT os veículos são classificados nas seguintes categorias: a) b) c) d) e) f)

Automóveis; Ônibus; Caminhões leves, com dois eixos simples, de rodas simples; Caminhões médios, com dois eixos, sendo o traseiro de rodas duplas; Caminhões pesados, com dois eixos, sendo o traseiro “tandem”; Reboques e semi-reboques: as diferentes condições de veículos, em unidades multiplas.

Como exemplo temos: 1) Caminhão e ônibus com dois eixos simples

2) Caminhão com dois eixos: Um eixo simples e um eixo tandem

3) Caminhão com 4 eixos:

dois eixos simples e dois eixos tandem

2.2 – Legislação Atual sobre pesos e dimensões A legislação atualmente em vigor sobre pesos e dimensões de caminhões e ônibus estabelece o seguinte:

Peso bruto total (PBT) ou peso bruto total combinado (PBTC) O PBT ou PBTC máximo não pode ultrapassar a capacidade máxima de tração (CMT) estabelecida pelo fabricante ou 45 toneladas (considera-se o menor dos dois). Um critério usual utilizado pelos fabricantes para estabelecer a CMT é adotar a relação de 6 t/hp. Assim, um cavalo mecânico exige, no mínimo, 270 hp para tracionar 45 t. Dependendo do número e da configuração dos eixos o PBTC pode ser inferior a 45 t. Os veículos com PBTC superior a 45 t (treminhões e rodotrens) podem obter autorização especial para transitar desde que não ultrapassem os limites de peso por eixo ou o seu equivalente em termos de pressão transmitida ao pavimento e sejam compatíveis com as obras de arte rodoviárias do trecho a ser percorrido.

135

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO

136


Dimensões máximas dos veículos Os comprimentos máximos são de 13,20 m para um veículo simples, 18,15 m para um veículo articulado (cavalo + semi-reboque) e 19,80 m para veículos com reboques, Enquanto a largura não pode ultrapassar 2,60 m, a altura está limitada a 4,40 m. Veículos com dimensões superiores exigem autorização especial para trafegar (AET). O comprimento máximo dos rodotrens e treminhões está limitado pelas autoridades de trânsito a 30 m. A AET é obrigatória também para o trânsito de combinações com mais de duas unidades, incluindo a unidade tratora, e para veículos ou combinações com excesso de comprimento.

Fonte: “Lei da Balança no Brasil” Estudos Técnicos do TRC Assoc. Nacional do Transp. Rodoviário de Carga. 1996. SP.

137

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 2.2 - Determinação do Número N Quanto ao tráfego previsto, o pavimento é dimensionado em função do número equivalente de operações de eixo padrão durante o período de projeto escolhido, dado pela expressão N = V T . FV . FR , ou

N = 365 . Vm . P . (FC) . (FE) . (FR) VT – Volume total de tráfego no período de projeto Vm - Volume diário médio de tráfego no sentido mais solicitado, no ano médio do período do projeto. P - Período de projeto ou vida útil, em anos FC – fator de carga FE - fator de Eixo FV = FC x FE - fator de veículo FR – fator climático regional

2.2.1 – Cálculo de Vm É necessário adotar uma taxa de crescimento de tráfego para o período de projeto. Essa taxa deve levar em conta: • O tráfego atual: que utilizará o pavimento imediatamente após a construção, ou que já vinha utilizando a estrada. • O tráfego desviado: que será atraído de outras estradas existentes. • O tráfego gerado: que passa a existir devido as melhores condições oferecidas pela pavimentação.

a) Crescimento Linear Admite-se uma taxa (t%) de crescimento linear anual, para o tráfego, obedecendo a uma progressão aritmética, tem-se: V i = Vo [ 1 + ( i . t/100 )] Seja V1 , o tráfego mais solicitado, no primeiro ano do período de projeto, ou primeiro ano de operação do pavimento. Seja VP , o tráfego no mesmo sentido, no último ano de projeto. Chamando TDMo , o tráfego diário médio de tráfego atual – obtido no período de estudos e da construção . O tráfego inicial no sentido mais solicitado será: VO = TDMO . D/100 D – porcentagem de tráfego no sentido dominante. Quando o tráfego se distribui de maneira uniforme – em vias de duas faixas de tráfego e duas mãos de direção – em ambas as direções, ou seja D = 50%., tem-se: VO = TDMO /2 O tráfego no primeiro ano (p =1) do período de projeto será: V1 = VO [ 1 + (1 x t/100) ] ou V1 = VO ( 1 + t/100 ) O tráfego no ano P – ultimo ano do período do projeto será: VP = V1 [ 1 + (P . t/100) ] O volume diário médio de tráfego será:

Vm =

(V 1 + V P ) 2

138

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO O volume total de tráfego, no sentido mais solicitado, que realmente deve solicitar o pavimento no período de projeto será: VT = 365 . Vm . P

Exemplo: Seja um TDMO = 800 veículos/dia, com 60% dos veículos no sentido mais solicitado, numa via de duas faixas de tráfego e duas mãos. Taxa de crescimento linear do tráfego t = 5% Período de projeto P = 10 anos Tempo de execução das obras p = 1 ano VO = (800x60)/100 = 480 veic./dia V1 = 480x (1 + 5/100)] = 504 veíc./dia VP = 504 x [1 + (10 x 5/100)] = 756 veíc./dia Vm =

(504 + 756) 2

= 630 veic./dia, no sentido mais solicitado

VT = 365 x 630 x 10 = 2.299.500

→

VT

≅

2,3 . 106 veículos

b) Crescimento Geométrico Neste caso, a taxa de crescimento de tráfego é a razão de uma PG, com formula geral: V n = V1 ( 1 + t ) Tráfego no ano inicial do projeto: V 1 = V0 (1 + t) Tráfego no último ano do período de projeto: V P = V1 ( 1+ t )P Tráfego total: VT = 365. V1 [(1+t)P – 1]/t No Brasil, adota-se a taxa de crescimento em progressão aritmética. A obtenção da taxa histórica de crescimento de tráfego “t”, deve ser feita consultando os boletins de estatística de tráfego da região. Para o caso de não se dispor de fonte confiável, adota-se a taxa de 5% ao ano.

2.2.1 – Fator Equivalente de Operações (FEO) - f É um número que relaciona o efeito de uma passagem de qualquer tipo de veículo sobre o pavimento com o mesmo efeito provocado pela passagem de um veículo considerado padrão. É dado pela expressão: Ev = f x Evp Ev – efeito da passagem de um veículo Evp – efeito da passagem de um veículo padrão Por exemplo, quando f = 9, representa um veículo cuja passagem tem o mesmo efeito que nove passagens do veículo padrão.

2.2.2 – Fator de Veículo (FV)i O (FV)i de um determinado veículo i é o n o de ESP equivalente a esse veículo. Por exemplo, dizer que o fator de veículo do caminhão 2C é 4,15 significa que uma passagem desse caminhão 2C provoca no pavimento o mesmo efeito degradador que a passagem de 4,15 eixos simples padrão. No Brasil tem-se duas metodologias para a determinação dos FEO: a do Método de Dimensionamento do DNER/1966 (com base no U.S Corps of Engineering) – o qual admite que 2 cargas/eixo são equivalentes quando provocam no subleito a mesma tensão de cisalhamento, e a do procedimento para Restauração de Pavimentos do DNER (PTO-159-85) (com base nas fórmulas as AASHTO) – onde 2 cargas/eixo são equivalentes quando provocam na superfície do pavimento o mesmo

139

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO decréscimo no índice serventia (medido através de características determinadas na superfície do revestimento: irregularidades do perfil longitudinal, áreas fissuradas e remendadas e afundamento de trilhas de roda). Essas duas metodologias são denominadas respectivamente : DNER/66 e AASHTO.

2.2.3 – Determinação do FEO e do (FV) i a) Método da AASHTO Roda Simples  Q  Eixo simples : FEO =    7,77 

4 , 32

Q – peso total (tf)

Roda Dupla  Q  Eixo Simples: FEO =   8 , 17    Q  Eixo Duplo: FEO =   15 , 08  

4 , 32

4 ,14

 Q  Eixo Triplo: FEO =   22 , 95  

4 , 22

b) Método DNER -

Os valores de FEO para eixos com roda dupla, são obtidos no ábaco apresentado a seguir. A carga por eixo com roda simples apresenta valores muito pequenos, sendo considerados desprezíveis.

140


Valores de FEO para Eixos Triplos em “Tandem” Carga/ 6 8 10 12 14 16 18 20 Eixo, tf FEO 0,04 0,08 0,18 0,29 0,58 0,92 1,5 2,47

22

24

26

5,59 6,11 9,88

28

30

32

14,82 20,88 40,3

Basicamente, as cargas máximas permitidas por lei no Brasil, são as seguintes: Configuração Roda Simples Roda Dupla

Eixo simples Eixo simples Eixo Duplo Eixo triplo

Carga / Eixo 5,0 10,0 17,0 25,5

FEO DNER/66 4,00 9,50 9,20

AASHTO 0,15 2,39 1,64 1,56

2.3 – Composição de tráfego Com os dados da pesagem, organiza-se um quadro, grupando-se os diversos eixos por intervalos de carga.

141

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Eixo simples (tf)

No de eixos

(%)

VDMI

fi

100

∑ (VDM )

fi x VDMi

Eixo Tandem (tf) FC

∑ ( f × VDM )

i

i

2.3.1 – Fator de Carga (FC) Multiplicando-se ( f i ) pelo numero de veículos por dia, com uma determinada carga por eixo, obtem-se a equivalência para esse tipo de veículo: f i x VDMi . A soma desses produtos dá a equivalência de operações entre esses dois tráfegos: o tráfego em termos de veículo padrão e o tráfego real. O fator de Carga é determinado pela expressão: FC =

∑ ( f × VDM ) ∑ VDM i

i

ou percentualmente:

FC =

∑ ( f × [%])

i

-

i

100

Quando houver deficiências ou falta de dados, adotar FC = 1,70

2.3.2 – Fator de Eixo. Transforma o tráfego de numero de veículos padrão, em número de passagens de eixos equivalentes. Assim, calcula-se o número de eixos dos tipos de veículos que passarão pela via através da expressão: FE = P2 x 2 + P3 x 3 + ....+ Pn x n P2 , P3 , ...., Pn - % de veículos com 2 eixo, 3 eixos, ....., n eixos Por exemplo: Para um projeto em que se prevê 60% dos veículos com 2 eixos e 40% com 3 eixos, o fator eixo será: FE = 0,60 x 2 + 0,40 x 3 ⇒

FE = 2,4.

FE pode, também, ser definido como o número que multiplicado pelo volume total de tráfego durante o periodo de projeto, dá o número de eixos solicitantes, n. n = VT x (FE)

Exemplo: Em uma estrada, a amostragem contou 300 veículos comerciais assim constituídos: 200 veículos com 2 eixos, 80 veículos com 3 eixos e 20 veículos com 4 eixos. Qual o valor de (FE). Cálculo do n o de eixo: n = 200 x 2 + 80 x 3 + 20 x 4 = 720 eixos 720 = 300 x (FE)

⇒

(FE) = 2,4

142

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Quando houver deficiência ou falta de dados, adotar: FE = 2,07 A composição de tráfego sendo conhecida, significa dizer que se conhecem o Fator de eixos (FE) e as (%) com que incidem os eixos simples e eixos tandem, ou o numero de veículos por dia (VDM i), por diferentes categorias de peso. Com os dados da pesagem, organiza-se um quadro, grupando-se os diversos eixos por intervalos de carga.

2.3.3 – Fator Veículo (FV) Este fator, conforme definido no ítem 2.2.2, transforma o tráfego real, no período de projeto, em um tráfego equivalente de eixos padrão, pode ser determinado pela expressão: FV = (FC) x (FE) No caso de anteprojetos de pavimento pode-se utilizar os dados da tabela abaixo: Caminhões médios (%) 50 60 70 80

Caminhões pesados; Reboques e semi-reboques(%) 50 40 30 20

(FV) 6,8 5,8 4,7 3,7

2.4 – Fator Climático Regional (FR) Este fator leva em consideração as variações de umidade dos materiais do pavimento durante as estações do ano, o que provoca variações na capacidade de suporte. É determinado pela média ponderada dos diferentes coeficientes, considerando-se o intervalo de tempo em que ocorrem. FR = (ms /12)xFRs + (mc /12)xFRc + (m /12)xFR t t ms – no de meses de seca , no ano mc – no de meses de chuvas, no ano mt – no de meses de clima temperado, no ano. FRs – Fator climático para os meses de seca FRc – Fator climático para os meses de chuvas FRt – Fator climático para os meses de clima temperado. Exemplo: Seja uma estrada em que prevalecem as seguintes condições durante o ano: Duração Coeficiente (meses) climático 3 2,0 2 1,5 7 0,7 FR = (3/12)x2 + (2/12)x1,5 + (7/12)x0,7

⇒

FR = 1,16

143

6 - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO No Brasil, são sugeridos os FR em função da altura média anual de chuva (mm). Altura média anual chuva (mm) Até 800 800 –1.500 > 1.500

FR 0,7 1,4 1,8

Havendo falta de dados adotam-se valores médios a serem estabelecidos por região. Assim, conhecidos V m , FC , FE e FR calcula-se a equivalência de operações de eixo padrão, pela expressão já vista : N = 365 .V m . P . (FC) . (FE) . (FR)

2.5 – Classificação do Tráfego O DNIT classifica o tráfego segundo o valor do n o de equivalência de operações de eixo padrão (N). Solicitações N < 10 5x106 ≥ N ≥ 106 5x107 ≥ N ≥ 5x106 N > 5x107

Tráfego Leve Médio Pesado Muito Pesado

144

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 3.0 – Materiais das camadas

3.1 – Coeficiente de equivalência estrutural (k) Estabelece a hierarquia dos materiais que irão compor o pavimento comparando-os em termos de comportamento estrutural com um material adotado como padrão, que é a base granular (k = 1), HP = Ki . hi

HP – espessura de material padrão equivalente a hi hi – espessura do material que irá compor a camada

Por exemplo: Uma base com 10 cm de espessura de solo cimento (k = 1,4).

Significa que 10 cm de base de solo cimento, tem o mesmo comportamento estrutural que 14 cm (1,4 x 10 cm) de base granular. A tabela a seguir mostra os valores de coeficiente de equivalência estrutural para alguns materiais de revestimento, base, sub-base e reforço de subleito. Componentes do Pavimento Coeficiente K - Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,00 - Base ou revestimento pré-misturado a quente 1,70 - Base ou revestimento pré-misturado a frio 1,40 - Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,20 - Camadas granulares 1,0 - Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, superior a 45 kgf/cm2. 1,70 2 - Idem, com resistência a compressão a 7 dias, entre 45 kgf/cm e 28 kgf/cm2. 1,40 2 - Idem, com resistência à compressão a 7 dias, entre 28 kgf/cm e 21 kgf/cm2.. 1,20 Para o caso do reforço e sub-base, os coeficientes de equivalência estrutural podem ser calculados em função da relação entre o CBR 1 dessas camadas e o CBR 2 do subleito, conforme mostrado na tabela acima. K Ref ou KSB

 CBR1  =    3 × CBR2 

1 / 3

Se CBR1 > 3 x CBR2 , adotar KS ou KRef = 1 Exemplo: Um pavimento é constituído por 4 camadas a saber: revestimento de

concreto betuminoso; base de solo-brita (CBR = 82%); sub-base de areia com pedregulho e argila, com CBR = 25%; reforço com solo local de CBR = 10%. O subleito possui CBR = 6%. Determine os coeficientes de equivalência estrutural de cada camada.

- Solução –

144

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Através da tabela de equivalência de materiais tem-se: - Revestimento de concreto asfaltico: kR = 2,0 - Base granular: kB = 1,0 - Sub-base granular: CBR = 25% > 3 x CBR (Subleito) - Reforço: CBR1 = CBR(Reforço)

→

Adotar :

kSB = 1,0

CBR2 = CBR(Subleito)  CBR1  kRef =    3 × CBR2 

1 / 3

 10  =   3 × 6 

1 / 3

∴

kRef = 0,82

3.2 – Cálculo das espessuras das camadas As espessuras totais do pavimento podem ser calculadas através da seguinte equação empírica ou por um Àbaco:  7011  HT (cm) = 9,02 + (0,23log10Np + 0,05)x  − 234,33   CBR

1 / 2

Em relação ao material padrão, de K = 1, as equivalências das camadas são: R.KR - espessura equivalente do revestimento B.KB – espessura equivalente da base H20.KS – espessura equivalente da sub-base Hn.KRef ou hn.Kn - espessura equivalente do reforço do subleito.

Para o calculo das espessuras, admitem-se geralmente as espessuras mínimas, valendo, portanto, as igualdades, no sistema de equações. Observa-se a existência de quatro incógnitas: R, B, h 20 e hn , e de apenas três equações. A indefinição é contornada adotando-se a espessura do revestimento em função da equivalência de operações N.

145

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, quer se trate de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas, visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas observações efetuadas. N 6

N ≤ 10 10 < N ≤ 5 x 106 5 x 106 < N ≤ 107 107 < N ≤ 5 x 107 N > 5 x 107 6

Espessura mínima de Revestimento Betuminoso Tratamentos superficiais betuminosos Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura

Para outro material a ser usado como revestimento, a espessura mínima deverá ser multiplicada por 2/K R. Assim , para um pré-misturado a quente de K R = 1,8, os valores da tabela deveriam ser multiplicados por 2,0/1,8 = 1,11. 3 .2.1 – Ábaco de Dimensionamento Conhecendo-se as solicitações devido ao Tráfego, dada por N, e o Índice de Suporte IS, obtem-se as seguintes espessuras: Subleito: IS = m ⇒ espessura total, H m (reforço+sub-base+base+revestimento) Reforço: IS = n ⇒ espessura, Hn (sub-base+ base+ revestimento) Sub-base: IS = 20 ⇒ espessura, H 20 (base+revestimento) O ábaco dará as espessuras necessárias acima dessas camadas, admitindo-se que todos os materiais das camadas são iguais, quanto ao comportamento estrutural, o que corresponde a um coeficiente estrutural K = 1,0.

146

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 3.3 – Acostamento Não se dispõe de dados seguros para o dimensionamento dos acostamentos, sendo que a sua espessura está condicionada à da pista de rolamento, podendo ser feitas reduções de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitação de cargas é, no entanto, diferente e pode haver uma solução estrutural diversa da pista de rolamento. A adoção de acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benéficos no comportamento desta última e simplifica os problemas de drenagem; geralmente, na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se para acostamentos e pista de rolamento, a mesma solução, procedendo-se de modo idêntico para a parte correspondente à camada de base, quando o custo desta camada não é muito elevado. O revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento. Quando a camada de base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor custo para os acostamentos. 3.4 – Pavimentos por etapas Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a composição do tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem de, ao se completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se as pequenas irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento. A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira etapa, pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é, perfeitamente desprezível; na segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela condição de espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar. Exemplo: Uma estrada apresenta um volume médio diário de tráfego V 1 = 150, com

uma taxa de crescimento anual, em progressão geométrica, t = 6% e um fator de veículo V.V. = 1,7. Solução: Para um período de 2 anos, tem-se V t = 365 V1 x

(1 + t / 100)P − 1 t / 100

Vt = 109.000 N = Vt x (F.V) = 109.000 x 1,7 = 1,86 x 10 5 Para um período P = 15 anos, tem-se: N = 2,13 x 10 6 Sendo 2 o C.B.R. do subleito, tem-se, para a primeira etapa, (com tratamento superficial betuminoso como revestimento), H 2 = 87 cm. Para a segunda etapa (em que o revestimento betuminoso mínimo deve ser 5 cm, em função de N), H 2 = 100 cm. A diferença é 100 – 87 = 13 cm e deve ser construído, para a segunda etapa, um revestimento em concreto asfaltico (k R = 2,00) com 6,5 cm de espessura. Sendo 15 o C.B.R. do subleito, tem-se para a primeira etapa, H 15 = 28 cm e, para a segunda etapa H 15 = 31 cm, a diferença é 31 cm – 28 cm = 3 cm e deve-se construir, para a segunda etapa, um revestimento betuminoso com 5 cm de espessura.

147

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO

4 – Valor mínimo do Suporte - IS min Classificados os subtrechos de solos semelhantes do subleito, usando o método do Highway Research Board, e conhecidos os IS i de cada um, determina-se o ISmin para o dimensionamento, usando-se os procedimentos estatísticos: a) IS médio

ISmed =

b) Desvio médio padrão c) Cálculo do IS min

∑ IS

i

n

σ

=

ISi - valor individual o n - n de valores individuais

∑( IS

IS i

med −

)

2

n −1

ISmin = ISmed - [1,29/n1/2 + 0,68] x σ

Se o número de determinações do IS for no máximo 9, ou seja, n se o ISmin de maneira simplificada:

≤

9, calcula-

ISmin = 2/3 . ISmed 5 – Custo do Pavimento Pode-se estimar o custo total do pavimento através da composição de custos das diversas camadas que o constitui. 5.1 – Consumo (m 3 /km) , de cada camada acabada. Va = e x L x 1.000

e - espessura da camada L – largura da camada

5.2 – Custo total da camada acabada por km. Custo total = Custo de transporte + Custo da camada acabada Custo de transporte = DMT x custo unitário do material Custo da camada acabada = V a x Custo/m3

148


Figura 7 - Seção transversal de um pavimento flexível Camadas 1 2 3 4 5 6

Revestimento Imprimação Base Subbase Reforço Regularização Subleito

Material

Espessura (cm)

CA ADP Solo cimento Solo estabilizado Solo de jazida Solo escolhido Solo local

5 10 10 20 Variável -

Largura (m)

Quantidade de material (m3 /m)

7 8 8 9 10 Variável Variável

Tabela 9 – Composição e dimensões das camadas 6 – Exercícios resolvidos

1) Dimensionar o pavimento para uma estrada na qual se prevê N = 10 3 eixo padrão. Sabe-se que o subleito apresenta IS = 2, e que se dispõe de solo para reforço de subleito com IS = 12 e material granular para sub-base e base. Adotar concreto betuminoso como revestimento. Solução: Dos ábacos e tabelas, obtém-se: H2 = 56 cm KR = 2,0 H12 = 21 cm KB = 1,0 H20 = 18 cm KSB = 0,77 KRef = 0,71 3 N = 10 R = 5 cm 2,0 . R + B . 1,0 = 18

→

2 x 5 + B = 18

2,0 . R + B . 1,0 + 0,77 . h20 = 21 2,0 x 5 + 10 x 1,0 + 0,77 . h20 = 21

∴

B = 8 cm

h20 = 1,3 cm

2,0 x 5 + 10 x 1,0 + 0,77 x 10 + 0,71 x h 12 = 56

∴

Adotar: Adotar:

B = 10 cm h20 = 10 cm

h12 = 40 cm

149

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Espessura total do pavimento: H = 5 + 10 + 10 + 40 = 65 cm 2) Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 10 6, sabendo-se que o subleito apresenta um IS = 8, dispõe-se de material para sub-base e base. Considerar as seguintes condições: a) adotar revestimento de concreto betuminoso; b) Adotar concreto betuminoso como revestimento e base granular com 20 cm de espessura; c) Adotar revestimento e base de concreto betuminoso; d) Adotar macadame betuminoso como revestimento. -: Solução :-

a) Do ábaco e tabelas, tem-se: H8 = 44 cm ; H20 = 25 cm ; N = 106 KR = 2,0 ; KB = 1,0 ; KSB = 0,77

R = 5 cm

⇒

R.KR + B.KB = 25 cm B = 15 cm R.KR + B.KB + h20.KSB = 44 cm

h20 = 25 cm

Espessura total do pavimento : H = 5 + 15 + 25 = 45 cm b) Do ábaco e tabelas, tem-se: KR = 2,0 ; K B = 1,0 ; KSB = 0,77 ; H8 = 44 cm ; B = 20 cm ; R = 5 cm 2,0 x 5 + 20 + 0,77 x h20 = 44

h20 = 18 cm

H = 5 + 20 + 18 = 43 cm c) KR = 2,0 ; KB = 2,0 ; KSB = 0,77 ; R = 5 cm ; H8 = 44 cm ; H20 = 25 cm 2,0 x 5 + 2,0 x B = 25 cm

∴

B ≅ 10 cm

2,0 x 5 + 10 x 2,0 + h20 x 0,77 = 44

∴

h20 = 19 cm

H = 5 + 10 + 19 = 34 cm d) KR = 1,20 ; KB = 1,0 ; KSB = 0,77 R=5x

2 1,2

≅

8 cm

1,2 x 8 + B x 1,0 = 25

∴

B ≅ 16 cm

1,2 x 8 + 16 x 1,0 + 0,77 x h 20 = 44

∴

h20 = 24 cm

H = 8 + 16 + 24 = 48 cm 3) Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 1,85 x 10 7 eixos equivalentes padrão, sabendo-se que o subleito apresenta CBR = 6. Dispõe-se de material para reforço do subleito, com CBR = 15 e de material granular para base, sendo o revestimento de concreto betuminoso. Tem-se: N e CBRSUBLEITO N e CBRREFORÇO

⇒ ⇒

H6 = 61 cm H15 = 35 cm

; R = 10 cm ; KR = 2,0 ; KB = 1,0

150

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Determinação do K Ref :  CBRreforço  KRef =    3 × CBRSUBLEITO  ∴ kRef = 0,94

2,0 x 10 + B x 1,0 = 35

1 / 3

=

3

15 3× 6

B = 15 cm

∴

2,0 x 10 + 15 x 1,0 + 0,94 x h15 = 61 h15 = 28 cm H = 10 + 15 + 28 = 53 cm 4) Está Sendo prevista a abertura de uma nova avenida em Belém, com uma faixa exclusiva para ônibus. No sentido bairro-centro, estão previstos 100 ônibus/hora durante as cinco horas de pico, trafegando cheios; 40 ônibus/hora pelo período de 11 horas durante o dia, trafegando com poucas pessoas. Desprezam-se os ônibus que trafegam durante as 8 horas de período noturno e nos finais de semana. Supondo que a configuração dos ônibus seja a mesma para toda a frota, tem-se que nos horários de pico, o ESRS pesa em média 4,5 toneladas e o ESRD 9 toneladas; nas demais horas, o ESRS pesa 3 toneladas e o ESRD 5 toneladas. Calcule o número de repetições equivalentes ao eixo-padrão para um período de projeto de 10 anos, com crescimento linear de 1% ao ano. - Solução 100 ônibus/h ⇒ 5 h = 500 (lotados) ⇒ 4,5 t (ESRS) / 9,0 t (ESRD) 40 ônibus/h

⇒ 11 h = 440 (1/2 lotação) ⇒ 3,0 t (ESRS) / 5,0 t (ESRD)

940 ônibus por dia ESRS (ton)

No eixos/dia

Freqüência (%)

3,0 4,5 ESRD (ton) 5,0 9,0

440 500

23,4 26,6

440 500 Σ = 1.880

23,4 26,6 100,0

- Fator eixo: n = Vt . (FE) 1.880 = 940 . (FE) - Fator de carga: FC =

∴

5 dias por semana FEO (f) 0,02 0,09

Eq. Operações (f) x (%) 0,468 2,394

0,13 1,70

3,042 45,22 Σ = 51,502

FE = 2,0

∑ (%) × ( f ) = 100

→

51,502 100

∴

FC = 0,51502

- Volume inicial de tráfego diário no sentido mais solicitado: 940 ônibus

151

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO - Volume de tráfego no primeiro ano de operação: V 1 = Vo (1 + t) V1 = 940 (1 + 0,01) = 949,4 - Volume de tráfego para o período de projeto: V P = V1 (1 + P . t) V10 = 949,4 (1 + 10 x 0,01) = 1.044,34 - Volume médio diário: V m = Vm =

949,4 + 1.044,34 2

V 1

+ V P

2

= 996,87 veículos

- Número de repetições equivalentes ao eixo padrão: N = 365 x 10 x 996,87 x 0,50 x 2,0 x 1,0 = 3.638.575,5 ∴

N = 3,6 x 106 veículos

5) O estudo geotécnico do subleito de um trecho de 1 km de estrada fornece os resultados constantes no boletim de sondagem e do quadro resumo de resultados de ensaios transcritos a seguir: Estaca

Posição

Furo

Profundidade (m)

Classificação H.R.B

0 * * * * * 5 * * * * * 10 * * * * *

C

1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9 * 10 * 11 * 12 * 13 * 14 * 15 * 16 * 17 * 18 * 19

0,00 – 0,30 0,30 – 1,00 0,00 – 0,20 0,20 – 1,00 0,00 – 0,30 0,30 – 1,00 0,00 – 0,40 0,40 – 1,00 0,00 – 0,30 0,30 – 1,00 0,00 – 0,50 0,50 – 1,00 0,00 – 0,50 0,50 – 1,00 0,00 – 0,50 0,50 – 1,00 0,00 – 0,50 0,50 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60

A–6 A–7-6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6

15 * * * * * 20 * * * * * 25 * * * * * 30

* E * D * C

* E * D * C * E * D * C * E * D * C * E * D * C * E * D * C

152

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO * * * * * 35 * * * * * 40 * * * * * 45 * * * * * 50 * * * * *

* E * D * C * E * D * C * E * D * C * E * D * C * E * D *

* 20 * 21 * 22 * 23 * 24 * 25 * 26 * 27 * 28 * 29 * 30 * 31 * 32 * 33 *

0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00

A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6

Quadro resumo dos resultados de ensaios - Subleito Estaca 0 * 5 * 10 * 15 * 20 * 25 * 30 * 35 * 40 * 45 * 50 *

Posição Profundidade Classificação GC (%) C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C

0,00 – 0,30 0,30 – 1,00 0,00 – 0,40 0,40 – 1,00 0,00 – 0,50 0,50 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,60 0,60 – 1,00

A-6 A–7-6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7–6 A–6 A–7-6

100 * 102 * 100 * 104 * 103 * 103 * 101 * 100 * 105 * 102 * 99 *

C.B.R.(%) 9 4 12 3 12 5 12 3 15 3 14 4 12 5 10 5 12 4 10 5 15 3

153

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Os estudos de uma jazida para sub-base, cuja planta de situação consta na Fig. 1, forneceu os resultados constantes do boletim de sondagem e do quadro de sondagem e do quadro resumo de resultados de ensaios apresentado a seguir: Boletim de sondagem – Jazida para sub-base Furo no 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9 *

Profundidade (m) Classificação (H.R.B.) 0,00 – 0,20 0,20 – 2,00 0,00 – 0,30 0,30 – 2,00 0,00 – 0,20 0,20 – 2,00 0,00 – 0,30 0,30 – 2,00 0,00 – 0,30 0,30 – 2,00 0,00 – 0,30 0,30 – 2,00 0,00 – 0,30 0,30 – 2,00 0,00 – 0,20 0,20 – 2,00 0,00 – 0,20 0,20 – 2,00

Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4 Solo orgânico A–2-4

Quadro resumo de resultados de ensaio – sub-base Furo no

Profundidade

C.B.R (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,20 – 2,00 0,30 – 2,00 0,20 – 2,00 0,30 – 2,00 0,30 – 2,00 0,30 – 2,00 0,30 – 2,00 0,20 – 2,00 0,20 – 2,00

30 18 20 35 30 38 35 30 36

A base será construída com produtos de britagem. Dimensionar o pavimento, para um valor N = 10 7

SOLUÇÃO (Ver outra folha)

154

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO a) Análise estatística dos valores de C.B.R. do subleito e sub-base, e do grau de compactação do subleito. C.B.R do Solo A – 6 (Subleito) X X - X (X - X )2 X 9 12 3 9 12 0 0 12 0 0 12 0 0 15 3 9 14 2 4 12 0 9 10 2 4 12 0 0 10 2 4 15 3 9 133 39

133

X =

11 39

=

σ

10

= 12 = 1,98

Xmin = 12 -

1,29 × 1,98 11

= 11

CBR para projeto = 11%

C.B.R. do Solo A-7-6 (Subleito) X X - X (X - X )2 X 4 4 0 0 3 1 1 5 1 1 3 1 1 3 1 1 4 0 0 5 1 1 5 1 1 4 0 0 5 1 1 3 1 1 44 8

X =

=

σ

44 11

= 4

8

= 0,90

10

Xmin = 4 -

1,29 × 0,90 11

= 4


Grau de compactação do Subleito X 100 102 100 104 103 103 101 100 105 102 99 1119

X

102 -

X - X 2 0 2 2 1 1 1 2 3 0 3

(X - X ) 4 0 4 4 1 1 1 4 9 0 9 37

2

X =

=

σ

1119 11 37 10

= 11

= 1,93

Xmin = 102 -

1,29 × 1,93 11

= 100

Grau mínimo de compactação do subleito = 100%

155

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Jazida para Sub-base: C.B.R do Solo A – 2 – 4 X 30 18 20 35 30 38 35 30 36 272

X

30 -

X - X 0 12 10 5 0 8 5 0 6

(X - X )2 0 144 100 25 0 64 25 0 36 394

X =

=

σ

272 9 394 8

= 30

= 7,05

Xmin = 30 – 2 x

1,29 × 7,05

= 24

9


Baseado nos Boletins de sondagem, nos quadros resumos de ensaios e na análise estatística, são apresentados, na Fig. 2, o perfil longitudinal e, na Fig. 3 as seções transversais de solos do subleito e, na Fig. 4 os perfis de solo da jazida de sub-base. É considerando as seções transversais de solos do subleito, que será feito o dimensionamento do pavimento a seguir: Estaca 0.

A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe, apenas de 20 cm de solo A-6, com C.B.R. = 11%. O revestimento será de conc reto asfaltico com 7,5 cm de espessura e coeficiente estrutural K R = 2,0. A base tem um coeficiente estrutural K B = 1,00. A sub-base, tem coeficiente estrutural K S = 1,00; tendo em vista o solo A-6, que será considerado como um reforço virtual, o reforço tem coeficiente estrutural K Ref = 1,00 e CBR = 11%. H20 = 27 cm H11 = 41 cm H4 = 73 cm e R = 7,5 cm RKR + BKB ≥ H20 2 x 7,5 + B ≥ 27 cm ∴ B = 12 cm ⇒ B = 15 cm RKR + BKB + h20KS ≥ H11 2 x 7,5 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 RKR + BKB + h20KS + h11KRef+ 15 + 15 + 15 + h11 ≥ 73 cm

≥ ≥

41 cm H4

h20 = 11

⇒

h20 = 15 cm

h11 = 28 cm

Dispõe-se, no entanto, de apenas 20 cm do solo A-6, com CBR = 11% e o cálculo da espessura da sub-base deve ser refeito, considerando-se a existência dos 20 cm de solo A-6: 15 + 15 + h20 + 20 cm ≥ 73 cm

h20 = 23 cm

156

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO Estaca 5

A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe de, apenas 30 cm de solo A-6, quando se necessita, como foi visto, de no mínimo 38 cm. Basta fazer o cálculo de espessura de sub-base, onde tem-se: R = 7,5 cm B = 15 cm 15 + 15 + h20 + 30 cm

≥

73 cm

h20 ≥ 13

⇒

h20 = 15 cm

Estaca 10 a 50

Dispõe-se de uma espessura de solo A-6 maior que necessária (28 cm), conforme foi calculada para a estaca 0. Assim, ter-se-á: R = 7,5 cm B = 15 cm h20 = 15 cm Têm-se, então, as espessuras de pavimento em todas as estacas onde foi levantada uma seção transversal de solos e o problema agora é adotar uma variação de espessura do lado da segurança e tendo em vista as condições do canteiro de obra. Organizam-se quadros como o seguinte: Estaca Revestimento (cm) 0 a 5 7,5 5 a 10 7,5 10 a 50 7,5

Base (cm) 15 15 15

Sub-base (cm) 23 15 15

157


158

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 6) Para um tráfego estimado, na faixa de projeto, de 10 9 repetições do eixo padrão de 80 kN, para período de projeto de 20 anos, o SETRAN (PA) estabeleceu a estrutura de pavimento asfaltico semi-rígido abaixo indicada como solução para parte do trecho Entroncamento-Marituba, cuja construção dá sinais de inicio de degradação (trincas no revestimento). Verifique se as camadas de tal pavimento atendem ao critério de projeto do DNER. • • •

•

•

Revestimento: 15 cm de CBUQ Base: 12 cm de Brita Graduada Simples Sub-base: 17 cm de brita graduada tratada com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 6 MPa) Reforço do subleito: 30 cm de solo melhorado com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 2 MPa e CBR = 15%) Subleito: Solo com CBR = 6%

Verificação segundo o método de dimensionamento do DNER: A) Revestimento:

Tabela : N = 10 9 ⇒ Espessura máxima 12,5 cm

Como o revestimento foi construído com espessura de 15 cm > 12,5 cm , OK ! B) Camada de Base (Brita Graduada simples: K = 1,0) Ábaco: N = 109 e CBR = 20% ⇒ H20 = 32 cm R . KR + B . KB ≥ H20 15 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 32 ⇒ B ≥ 2 cm Como a Base foi construída com a espessura de 12 cm > 2 cm, OK ! C) Camada de Sub-base (Brita tratada com cimento: K = 1,7) Àbaco: N = 109 e CBR = 15% ⇒ H15 = 40 cm 15 x 2 + 12 x 1,0 + h20 x 1,70 ≥ 40 cm 30 + 12 + 17 x 1,70 = 71 cm > 40 cm , OK ! D) Camada de reforço: (Solo melhorado com cimento: K = 1,2) Àbaco: N = 10 9 e CBR = 6% ⇒ H6 = 73 cm 15 x 2,0 + 12 x 1,0 + 17 x 1,7 + h Ref x 1,2 ≥ 73 cm 30 + 12 + 29 + 30 x 1,2 = 107 cm > 73 cm , OK ! Conclusão: As espessuras das camadas construídas estão de acordo com o método

de projeto do DNER, não havendo, portanto, falhas estruturais para originar o aparecimento das trincas no revestimento, considerando que as camadas foram rigorosamente compactadas conforme o projeto.

159

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO 7 – Exercícios propostos

1) Um pavimento urbano será projetado de acordo com o critério do DNER para suportar um tráfego comercial que resulta em N = 2 x 10 5 repetições do eixo padrão. A via urbana já existente dispõe de uma camada de solo-brita sobre o subleito natural; tal camada de solo-brita deverá ser reaproveitada como sub-base, onde o material será revolvido, redistribuído e recompactado até atingir uma espessura de 20 cm e IS = 23%. O subleito possui IS = 4. Quais as espessuras do revestimento em concreto betuminosos; da base granular e do reforço (IS = 12) necessários para o pavimento local ? 2) O Volume de tráfego inicial V o no sentido mais solicitado de uma via é de 800 veículos/dia. A análise dos dados mostrou que o crescimento anual de tráfego mantém-se na razão de 3 para 50. Pede-se: a) Calcular o volume total de tráfego (V t). A vida útil do projeto é de 10 anos. b) o número equivalente de operações de eixo padrão (N), onde: FV= 3,8; FR = 1,2. 3) Conhecida a contagem de tráfego comercial abaixo, para um volume diário médio de 1.000 veículos; período de projeto 5 anos; taxa de crescimento linear anual estimada em 4% e a intensidade de chuvas da região = 900 mm, calcule o número equivalente de operações padrão para a rodovia. Considerar a predominância do tráfego num sentido da via igual a 60%. Eixo Simples (t) 4 6 8 Eixo Tandem Duplo (t) 10 14 20

No eixos 2 2 2 3 3 3

VDM

(%) 16,0 12,0 32,0

FEO (f)

VDMxf

20,0 12,0 8,0

Σ

4) Um trecho de rodovia será dimensionado segundo o método do DNER. O n o de operações de eixo padrão é igual a 2 x 10 6. O pavimento será constituído pelas camadas de revestimento; base, sub-base e reforço. Os materiais disponíveis para a sua construção são: - Solo do tipo A-4, areia silto-argilosa a ser extraído de uma área de empréstimo próximo a obra, com índice de grupo 7 e CBR = 12%. - Mistura de agregados usinado do tipo A-1a com CBR = 85%, a ser compactado com 100% da AASHTO intermediário. - Solo do tipo A-2-4, pedregulho arenoso siltoso com EA = 54% e CBR = 23%. - Pré-misturado a frio: agregado bem-graduado com CM - . - Solo do terreno de fundação, do tipo A-6, com CBR = 6% e IG = 7. Com base nas características apresentadas, pede-se: a) Selecione os materiais mais adequados para compor as camadas do pavimento; b) Determine os principais parâmetros dos materiais a serem usados no dimensionamento; c) Dimensione, pelo método do DNER, o pavimento. 5) Deve-se construir um pavimento asfaltico num trecho de 2,2 km. São conhecidos o IG e CBR dos solos do subleito (Tab. 1); Os dados da contagem de tráfego (Tab. 2), com predominância de 65% num sentido da via, e taxa de crescimento anual 5%; Dados de pluviometria anual da região (Tab. 3). Pede-se:

160

6 – DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO a) O no equivalente de operações de eixo padrão (N). b) Dimensionar o pavimento pelo método do DNER, considerando um período de vida útil de 16 anos. - Revestimento: concreto betuminoso - Base: Pedregulho arenoso - Subbase: areia siltosa bem graduada (CBR = 22%) - Reforço: areia silto argilosa (CBR: 10%) -

Tabela 1- Solo do subleito IG CBR, %

10 7

16 5

8 10

Tabela 3 - Pluviometria Meses h (mm) FR 3 820 2 1.010 4 580 3 1.300

Tabela 2 – Contagem de Tráfego 15 8

Eixo Simples, t 2 4 5 6 EixoTandem Duplo, t 6 10 12 18 Eixo Tandem Triplo, t 22

No Eixos 2 2 2 2

VDM 100 80 56 130

2 2 3 3

40 76 122 84

2

12

Σ

161

NÚMERO DE OPERAÇÕES DE EIXO PADRÃO -

EXERCICIO

Está Sendo prevista a abertura de uma nova avenida em Belém, com uma faixa exclusiva para ônibus. No sentido bairro-centro, estão previstos 100 ônibus/hora durante as cinco horas de pico, trafegando cheios; 40 ônibus/hora pelo período de 11 horas durante o dia, trafegando com poucas pessoas. Desprezam-se os ônibus que trafegam durante as 8 horas de período noturno e nos finais de semana. Supondo que a configuração dos ônibus seja a mesma para toda a frota, tem-se que nos horários de pico, o ESRS pesa em média 4,5 toneladas e o ESRD 9 toneladas; nas demais horas, o ESRS pesa 3 toneladas e o ESRD 5 toneladas. Calcule o número de repetições equivalentes ao eixo-padrão para um período de projeto de 10 anos, com crescimento linear de 1% ao ano. - Solução 100 ônibus/h

⇒

40 ônibus/h

⇒

5 h = 500 (lotados)

4,5 t (ESRS) / 9,0 t (ESRD)

⇒

11 h = 440 (1/2 lotação) ⇒ 3,0 t (ESRS) / 5,0 t (ESRD) 940 ônibus por dia → 5 dias por semana

ESRS (ton)

No eixos/dia

Freqüência (%)

3,0 4,5 ESRD (ton) 5,0 9,0

440 500

23,4 26,6

440 500 Σ = 1.880

23,4 26,6 100,0

- Fator eixo: n = V t . (FE) 1.880 = 940 . (FE)

- Fator de carga: FC =

Eq. Operações (f) x (%) 0,468 2,394

0,13 1,70

3,042 45,22 Σ = 51,502

FE = 2,0

∴

∑ (%) × ( f ) =

FEO (f) 0,02 0,09

51,502

100

FC = 0,51502

∴

100

- Volume inicial de tráfego diário no sentido mais solicitado: 940 ônibus - Volume de tráfego no primeiro ano de operação: V 1 = Vo (1 + t) V1 = 940 (1 + 0,01) = 949,4 - Volume de tráfego para o período de projeto: V P = V1 (1 + P . t) V10 = 949,4 (1 + 10 x 0,01) = 1.044,34 - Volume médio diário: V m = Vm =

949,4 + 1.044,34 2

V 1

+ V P

2

= 996,87 veículos

- Número de repetições equivalentes ao eixo padrão:

N = 365 x 10 x 996,87 x 0,50 x 2,0 x 1,0 = 3.638.575,5

∴

N = 3,6 x 106 veículos 144

6) Para um tráfego estimado, na faixa de projeto, de 10 9 repetições do eixo padrão de 80 kN, para período de projeto de 20 anos, o SETRAN (PA) estabeleceu a estrutura de pavimento asfaltico semi-rígido abaixo indicada como solução para parte do trecho Entroncamento-Marituba, cuja construção dá sinais de inicio de degradação (trincas no revestimento). Verifique se as camadas de tal pavimento atendem ao critério de projeto do DNER. • • •

•

•

Revestimento: 15 cm de CBUQ Base: 12 cm de Brita Graduada Simples Sub-base: 17 cm de brita graduada tratada com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 6 MPa) Reforço do subleito: 30 cm de solo melhorado com cimento (Resistencia, 7 dias de cura, 2 MPa e CBR = 15%) Subleito: Solo com CBR = 6%

Verificação segundo o método de dimensionamento do DNER: A) Revestimento:

Tabela : N = 10 9

⇒

Espessura máxima 12,5 cm

Como o revestimento foi construído com espessura de 15 cm > 12,5 cm , OK ! B) Camada de Base (Brita Graduada simples: K = 1,0) Ábaco: N = 109 e CBR = 20% ⇒ H20 = 32 cm R . KR + B . KB ≥ H20 15 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 32 ⇒ B ≥ 2 cm Como a Base foi construída com a espessura de 12 cm > 2 cm, OK ! C) Camada de Sub-base (Brita tratada com cimento: K = 1,7) Àbaco: N = 109 e CBR = 15% ⇒ H15 = 40 cm 15 x 2 + 12 x 1,0 + h20 x 1,70 ≥ 40 cm 30 + 12 + 17 x 1,70 = 71 cm > 40 cm , OK ! D) Camada de reforço: (Solo melhorado com cimento: K = 1,2) Àbaco: N = 10 9 e CBR = 6% ⇒ H6 = 73 cm 15 x 2,0 + 12 x 1,0 + 17 x 1,7 + h Ref x 1,2 ≥ 73 cm 30 + 12 + 29 + 30 x 1,2 = 107 cm > 73 cm , OK ! Conclusão:

As espessuras das camadas construídas estão de acordo com o método de projeto do DNER, não havendo, portanto, falhas estruturais para originar o aparecimento das trincas no revestimento, considerando que as camadas foram rigorosamente compactadas conforme o projeto.

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO

ESPECIFICAÇÃO DE SERVIÇO. 3.1 - REGULARIZAÇÃO DO SUBLEITO É a operação destinada a conformar o leito estradal, quando necessário, transversal e longitudinalmente, compreendendo cortes ou aterros até 20 cm de espessura. 1. Materiais Os materiais empregados na regularização do subleito serão os do próprio subleito. No caso de substituição ou adição de material, estes deverão ser provenientes de ocorrências de materiais indicadas no projeto; ter um diâmetro máximo de partícula igual ou inferior a 76 mm; índice de suporte Califórnia, determinado com a energia do método DNER e expansão inferior a 2%. 2. Equipamento a) b) c) d) e)

motoniveladora pesada, com escarificador carro-tanque distribuidor de água rolos compactadores tipos pé-de-carneiro, liso vibratório e pneumático grade de discos pulvi-misturador

Os equipamentos de compactação e misturas serão escolhidos de acordo com o tipo de material empregado. 3. Execução Serão removidas todas as vegetações e material orgânico existente no leito da rodovia. Após execução de cortes e adição de material necessário para atingir o greide de projeto, proceder-se-á a uma escarificação geral na profundidade de 20 cm, seguida de pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento. Os aterros e os cortes, além dos 20 cm máximos previstos, serão executados de acordo com as especificações de terraplenagem. No caso de cortes em rocha, deverá ser previsto o rebaixamento em profundidade adequada, com substituição por material granular apropriado. O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100%, em relação à massa especifica aparente seca, máxima, e o teor de umidade deverá ser a umidade ótima ±2%. 4. Controle 4.1 – Controle Tecnológico Ensaios a) determinação de massa específica aparente “in situ”, com espaçamento de 100 m de pista, nos pontos onde foram coletadas as amostras para os ensaios de compactação; b) uma determinação do teor de umidade, cada 100 m, antes da compactação; 145

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO

c) ensaios de caracterização (limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria), com espaçamento máximo de 250 m de pista e, no mínimo, dois grupos de ensaios por dia; d) um ensaio do índice de suporte Califórnia, com a energia de compactação especificada, com espaçamento máximo de 500 m de pista e, no mínimo, um ensaio cada dois dias; e) um ensaio de compactação, para determinação da massa específica aparente seca máxima, com espaçamento máximo de 100 m de pista, com amostras coletadas em pontos obedecendo sempre á ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, eixo. Bordo direito, etc., a 60 cm do bordo; OBS: O número de ensaios de compactação poderá ser reduzido desde que se verifique a homogeneidade do material. Aceitação Os valores máximos e mínimos decorrentes da amostragem, a serem confrontados com os especificados, serão calculados pelo controle estatístico já estabelecido pelo DNER. 4.2 – Controle Geométrico Após a execução da regularização, proceder-se-á relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias: a) ± 3 cm, em relação as cotas do projeto b) ± 10 cm, quanto à largura da plataforma; c) até 20%, em excesso, para a flecha de abaulamento, não se tolerando falta. 5. Medição A medição dos serviços de regularização do subleito será feita por metro quadrado de plataforma concluída, com os dados fornecidos pelo projeto. 6. Pagamento O pagamento será feito com base no preço unitário apresentado para este serviço, incluindo todas as operações necessárias à sua completa execução. Todo e qualquer serviço que exceder de 20 cm, em corte ou aterro será pago como serviço de terraplenagem. 3.2 – REFORÇO DO SUBLEITO É a camada de espessura constante transversalmente e variável longitudinalmente, de acordo com o dimensionamento do pavimento, fazendo parte integrante deste e que, por circunstâncias técnico-econômicas, será executada sobre o subleito regularizado. 1. Materiais O material a ser empregado deverá ser proveniente de ocorrências de materiais indicados no projeto, possuindo características superiores às dos materiais do subleito; será selecionado na fase do projeto. 146

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO O índice de suporte Califórnia mínimo deverá ser superior ao valor do índice de suporte Califórnia do subleito. A expansão máxima deverá ser 1%.

2. Equipamento a) motoniveladora pesada, com escarificador b) carro-tanque distribuidor de água c) rolos compactadores tipos pé-de-carneiro, liso-vibratório e pneumático; d) grade de discos; e) pulvi-misturador; OBS: Os equipamentos de compactação e misturas serão escolhidos de acordo com o tipo de material empregado. 3. Execução Compreende as operações de espalhamento, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento do material importado, na pista já regularizada, obedecendo a espessura indicada no dimensionamento do pavimento, em camadas individuais, de, no mínimo 10 cm e, no máximo 20 cm de espessura, após a compactação. O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100% em relação à massa específica aparente seca máxima, obtida no ensaio, e o teor de umidade deverá ser a umidade ótima ± 2%. 4. Controle 4.1 – Controle Tecnológico Ensaios a) determinação de massa específica aparente, “ in situ “, com espaçamento de 100 m de pista, nos pontos onde foram coletadas as amostras para os ensaios de compactação; b) uma determinação do teor de umidade, cada 100 m, antes da compactação; c) ensaios de caracterização (limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria), com espaçamento máximo de 250 m de pista e, no mínimo, dois grupos de ensaios por dia; d) um ensaio do índice suporte Califórnia, com a energia de compactação definida no projeto, com espaçamento máximo de 500 m de pista e, no mínimo um ensaio a cada dois dias; e) um ensaio de compactação, para determinação da massa específica aparente seca máxima, com espaçamento de 100 m de pista, com amostras coletadas em pontos obedecendo sempre à ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, eixo, bordo direito, etc., a 60 cm do bordo; OBS. O número de ensaios de compactação poderá ser reduzido desde que se verifique a homogeneidade do material. Aceitação

147

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO Os valores máximos e mínimos decorrentes da amostragem, a serem confrontados com os especificados, serão calculados pelo controle estatístico já estabelecido pelo DNER.

No caso da não aceitação dos serviços pela análise estatística, o trecho considerado será subdividido em subtrechos, fazendo-se um ensaio com material coletado em cada um deles. Para os ensaios de índice suporte Califórnia, cada destes subtrechos terá uma extensão máxima de 100 m e, para os demais ensaios, uma extensão máxima de 50 m. Os subtrechos serão dados como aceitos, tendo em vista os resultados dos ensaios, face os valores exigidos pelas especificações. 4.2 – Controle Geométrico Após a execução do reforço do subleito, proceder-se-á relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias: a) ± 10 cm, quanto à largura da plataforma; b) ate 20%, em excesso, para a flecha de abaulamento, não se tolerando falta; c) a espessura média da camada de reforço, determinada pelo controle estatístico, não deve ser menor do que a espessura do projeto menos 2 cm; d) na determinação de X serão utilizados pelo menos 9 valores de espessuras individuais X, obtidas por nivelamento do eixo e bordos, de 20 em 20 m, antes e depois das operações de espalhamento e compactação; e) Não se tolerará nenhum valor individual de espessura fora do intervalo de ± 3 cm, em relação à espessura do projeto; g) No caso de se aceitar, dentro das tolerâncias estabelecidas, uma camada de reforço com espessura média inferior à de projeto, a diferença será acrescida à camada imediatamente superior; h) No caso da aceitação de camada de reforço dentro das tolerâncias, com espessura média superior à de projeto, a diferença não será deduzida da espessura de projeto da camada imediatamente superior. 5. Medição O reforço do subleito será medido por metro cúbico de material compactado, na pista, e segundo a seção transversal do projeto. No cálculo dos volumes, obedecidas as tolerâncias especificadas, será considerada a espessura média X calculada como indicada no item 4. Quando X for inferior à espessura de projeto, será considerado o valor de X , e quando X for superior à espessura de projeto, será pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento, considerada espessura de projeto. 6. Pagamento O pagamento será feito com base no preço unitário apresentado para este serviço, incluindo as operações de limpeza e expurgo de ocorrência de materiais, escavação, transporte, espalhamento, mistura, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento.

148

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO 3.3 – Sub-base estabilizada granulométricamente Esta especificação se aplica à execução de sub-bases granulares constituídas de camadas de solos, misturas de solo e materiais britados, ou produtos totais de britagem. 1. Materiais Os materiais a serem empregados em sub-bases devem apresentar um índice de suporte Califórnia igual ou superior a 20% e expansão máxima de 1%. O índice de grupo deverá ser igual a zero. O agregado retido na peneira n o 10 deve ser constituído de partículas duras e duráveis, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, isento de matéria vegetal ou outra substancia prejudicial. No caso de solos lateríticos o índice de grupo poderá ser diferente de zero, se sua expansão, dada pelo ensaio do índice de suporte Califórnia, medida com sobrecarga de 10 lb, for no máximo de 0,2%. Entende-se como solo laterítico o solo cuja fração coloidal (abaixo de 2 micra) apresenta relação molecular sílica/sesquióxidos menor que 2 e, em conjunto, as seguintes características: presença apreciável de sesquióxido de ferro, tendência para o concrecionamento e endurecimento sob a exposição do ao sol, baixa expansibilidade e fraco teor de matéria orgânica. 2. Equipamentos São indicados os seguintes tipos de equipamento para execução de sub-base: a) motoniveladora pesada, com escarificador; b) carro-tanque distribuidor de água; c) rolos compactadores tipos pé-de-carneiro, liso-vibratório e pneumático; d) grade de discos; e) pulvi-misturador; f) central de mistura. Além desses, poderão ser usados outros equipamentos aceitos pela Fiscalização. 3. Execução Compreende as operações de espalhamento, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento dos materiais importados, realizadas na pista, devidamente preparada na largura desejada, nas quantidades que permitam, após a compactação atingir a espessura projetada. Os materiais da sub-base serão explorados, preparados e espalhados de acordo com o constante nas Especificações Complementares. Quando houver necessidade de executar camadas de sub-base com espessura final superior a 20 cm, estas serão subdivididas em camadas parciais, nenhuma delas excedendo à espessura de 20 cm. A espessura mínima de qualquer camada de sub-base será de 10 cm, após a compactação. O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100% em relação à massa específica aparente seca máxima, obtida no ensaio, e o teor de umidade deverá ser a umidade ótima ± 2%. 4. Controle 149

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO 4.1 – Controle Tecnológico Ensaios a) determinação de massa específica aparente, “in situ”, com espaçamento de 100 m de pista, nos pontos onde foram coletadas as amostas para os ensaios de compactação; b) uma determinação do teor de umidade, a cada 100 m, antes da compactação; c) ensaios de caracterização (limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria), com espaçamento máximo de 150 m de pista e, no mínimo, dois grupos de ensaios por dia; d) um ensaio do índice suporte Califórnia, com energia de compactação, com espaçamento máximo de 300 m de pista e, no mínimo, um ensaio cada dois dias. e) um ensaio de compactação , para determinação da massa específica aparente seca máxima, com espaçamento máximo de 100 m de pista, com amostras coletadas em pontos obedecendo sempre à ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, eixo, bordo direito, etc., a 60 cm do bordo; OBS: O número de ensaios de compactação poderá ser reduzido desde que se verifique a homogeneidade do material. Aceitação Os valores máximos e mínimos decorrentes da amostragem, a serem confrontados com os especificados, serão calculados pelo controle estatístico já estabelecido pelo DNER. No caso da não aceitação dos serviços pela análise estatística, o trecho considerado será subdividido em subtrechos, fazendo-se um ensaio com material coletado em cada um deles. Para os ensaios de índice suporte Califórnia, cada destes subtrechos terá uma extensão máxima de 100 m e, para os demais ensaios, uma extensão máxima de 50 m. Os subtrechos serão dados como aceitos, tendo em vista os resultados dos ensaios, face os valores exigidos pelas especificações. 4.2 - Controle Geométrico Após a execução da sub-base, proceder-se-á relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias: a) ± 10 cm, quanto à largura da plataforma; b) ate 20%, em excesso, para a flecha de abaulamento, não se tolerando falta; c) a espessura média da camada de reforço, determinada pelo controle estatístico, não deve ser menor do que a espessura do projeto menos 1 cm; d) na determinação de X serão utilizados pelo menos 9 valores de espessuras individuais X, obtidas por nivelamento do eixo e bordos, de 20 em 20 m, antes e depois das operações de espalhamento e compactação; e) Não se tolerará nenhum valor individual de espessura fora do intervalo de ± 2 cm, em relação à espessura do projeto; g) No caso de se aceitar, dentro das tolerâncias estabelecidas, uma camada de reforço com espessura média inferior à de projeto, a diferença será acrescida à camada imediatamente superior; h) No caso da aceitação de camada de reforço dentro das tolerâncias, com espessura média superior à de projeto, a diferença não será deduzida da espessura de projeto da camada de base. 150

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO 5. Medição A camada de sub-base será medida por metro cúbico de material compactado, na pista, e segundo a seção transversal do projeto. No cálculo dos volumes, obedecidas as tolerâncias especificadas, será considerada a espessura média X calculada como indicada no item 4. Quando X for inferior à espessura de projeto, será considerado o valor de X , e quando X for superior à espessura de projeto, será pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento, considerada espessura de projeto. 6. Pagamento. O pagamento será feito com base no preço unitário apresentado para este serviço, incluindo as operações de limpeza e expurgo de ocorrência de materiais, escavação, transporte, espalhamento, mistura, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento.

3.4 – Base estabilizada granulométricamente Esta especificação se aplica à execução de bases granulares constituídas de camadas de solos, misturas de solo e materiais britados, ou produtos totais de britagem. As bases constituídas de solo e material britado são comumente designadas de “solo-brita”, e as constituídas exclusivamente de produtos de britagem são denominadas de bases de “brita graduada”. 1. Materiais A base será executada com materiais que preencham os seguintes requisitos: a) a fração que passa na peneira n o 40 deverá apresentar limite de liquidez inferior ou igual a 25% e índice de plasticidade inferior ou igual a 6%; quando esses limites forem ultrapassados, o equivalente de areia deverá ser maior que 30%; b) a porcentagem do material que passa na peneira n o 200 não deve ultrapassar 2/3 da porcentagem que passa na peneira n o 40; c) o índice suporte Califórnia não deverá ser inferior a 60% e a expansão máxima será de 0,5%. Para rodovias em que o tráfego previsto para o período de projeto ultrapassar o valor de N = 5 x 10 6, o índice de suporte Califórnia do material da camada de base não deverá ser inferior a 80%, nesse caso, se for necessário, as Especificações Complementares poderão fixar a energia de compactação; d) O agregado retido na peneira n o 10 deve ser constituído de partículas duras e duráveis, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, isento de matéria vegetal ou outra substancia prejudicial.Quando submetido ao ensaio de Los Angeles, não deverá apresentar desgaste superior a 55%. Solos lateríticos apresentando expansão superior a 0,2%, no ensaio do índice de suporte Califórnia, medida com sobrecarga de 10 lb, são exigidos os seguintes requisitos: I – para um tráfego previsto para o período de projeto de N ≤ 5 x 106 , o índice de suporte Califórnia mínimo será de 60%; O limite de liquidez deverá ser inferior ou igual a 40% e o índice de plasticidade inferior ou igual a 12%. 151

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO Tolera-se uma porcentagem passando na peneira n o 200 de até 1,4 vezes os valores indicados no quadro que fornece as faixas granulométricas para materiais de base, alterando-se as porcentagens nas demais peneiras de modo a manter a continuidade da curva granulométrica. II – Para um tráfego previsto para o período de projeto de N > 5 x 10 6 , o índice de suporte Califórnia mínimo será de 80%. O limite de liquidez deverá ser inferior ou igual a 35% e o índice de plasticidade inferior ou igual a 10%. Deverão ser obedecidas todas as demais características exigidas para a base. Para qualquer tráfego, a fração retida na peneira n o 10, constituída de pedregulho laterítico, deverá apresentar no ensaio Los Angeles um desgaste máximo de 56%. Entende-se como solo laterítico o solo cuja fração coloidal (abaixo de 2 micra) apresenta relação molecular sílica/sesquióxidos menor que 2 e, em conjunto, as seguintes características: presença apreciável de sesquióxido de ferro, tendência para o concrecionamento e endurecimento sob a exposição do ao sol, baixa expansibilidade e fraco teor de matéria orgânica. 2. Equipamentos São indicados os seguintes tipos de equipamento para execução da base: a) motoniveladora pesada, com escarificador; b) carro-tanque distribuidor de água; c) rolos compactadores tipos pé-de-carneiro, liso-vibratório e pneumático; d) grade de discos; e) pulvi-misturador; f) central de mistura. Além desses, poderão ser usados outros equipamentos aceitos pela Fiscalização. 3. Execução Compreende as operações de espalhamento, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento dos materiais importados, realizadas na pista, devidamente preparada na largura desejada, nas quantidades que permitam, após a compactação atingir a espessura projetada. Os materiais da base serão explorados, preparados e espalhados de acordo com o constante nas Especificações Complementares. Quando houver necessidade de executar camadas de sub-base com espessura final superior a 20 cm, estas serão subdivididas em camadas parciais, nenhuma delas excedendo à espessura de 20 cm. A espessura mínima de qualquer camada de sub-base será de 10 cm, após a compactação. O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100% em relação à massa específica aparente seca máxima, obtida no ensaio, e o teor de umidade deverá ser a umidade ótima ± 2%. 4. Controle 4.1 – Controle Tecnológico

152

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO Ensaios a) determinação de massa específica aparente, “in situ”, com espaçamento de 100 m de pista, nos pontos onde foram coletadas as amostras para os ensaios de compactação; b) uma determinação do teor de umidade, a cada 100 m, antes da compactação; c) ensaios de caracterização (limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria), com espaçamento máximo de 150 m de pista e, no mínimo, dois grupos de ensaios por dia; d) um ensaio do índice suporte Califórnia, com energia de compactação, com espaçamento máximo de 300 m de pista e, no mínimo, um ensaio cada dois dias. e) um ensaio de compactação , para determinação da massa específica aparente seca máxima, com espaçamento máximo de 100 m de pista, com amostras coletadas em pontos obedecendo sempre à ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, eixo, bordo direito, etc., a 60 cm do bordo; f) O número de ensaios de compactação poderá ser reduzido desde que se verifique a homogeneidade do material. g) uma determinação do equivalente de areia, com espaçamento de 100 m no caso de materiais com índice de plasticidade maior do que 6% e limite de liquidez maior do que 25%. Aceitação Os valores máximos e mínimos decorrentes da amostragem, a serem confrontados com os especificados, serão calculados pelo controle estatístico já estabelecido pelo DNER. No caso da não aceitação dos serviços pela análise estatística, o trecho considerado será subdividido em subtrechos, fazendo-se um ensaio com material coletado em cada um deles. Para os ensaios de índice suporte Califórnia, cada destes subtrechos terá uma extensão máxima de 100 m e, para os demais ensaios, uma extensão máxima de 50 m. Os subtrechos serão dados como aceitos, tendo em vista os resultados dos ensaios, face os valores exigidos pelas especificações. 4.2 - Controle Geométrico Após a execução da base, proceder-se-á relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias: a) ± 10 cm, quanto à largura da plataforma; b) ate 20%, em excesso, para a flecha de abaulamento, não se tolerando falta; c) Na verificação do desempenho longitudinal da superfície não se tolerarão flechas maiores que 1,5 cm, quando determinadas por meio de régua de 3,00 m ; d)a espessura média da camada de reforço, determinada pelo controle estatístico, não deve ser menor do que a espessura do projeto menos 1 cm; d) na determinação de X serão utilizados pelo menos 9 valores de espessuras individuais X, obtidas por nivelamento do eixo e bordos, de 20 em 20 m, antes e depois das operações de espalhamento e compactação; e) Não se tolerará nenhum valor individual de espessura fora do intervalo de ± 2 cm, em relação à espessura do projeto; g) No caso de se aceitar, dentro das tolerâncias estabelecidas, uma camada de base com espessura média inferior à de projeto, o revestimento será aumentado de uma espessura estruturalmente equivalente à diferença encontrada. 153

ESTUDO DAS CAMADAS DO PAVIMENTO h) No caso da aceitação de camada de base dentro das tolerâncias, com espessura média superior à de projeto, a diferença não será deduzida da espessura do revestimento. 5. Medição A camada de base será medida por metro cúbico de material compactado, na pista, e segundo a seção transversal do projeto. No cálculo dos volumes, obedecidas as tolerâncias especificadas, será considerada a espessura média X calculada como indicada no item 4. Quando X for inferior à espessura de projeto, será considerado o valor de X , e quando X for superior à espessura de projeto, será pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento, considerada espessura de projeto. 6. Pagamento. O pagamento será feito com base no preço unitário apresentado para este serviço, incluindo as operações de limpeza e expurgo de ocorrência de materiais, escavação, transporte, espalhamento, mistura, pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento.

3.5 – Especificações de ensaios Ensaio de Sedimentação DNER – ME 051/94 Ensaio de Limite de Liquidez DNER – ME 122/94 Ensaio de Limite de Plasticidade DNER – ME 082/94 Ensaio de Índice de Suporte Califórnia DNER – ME 049/94 *Classificação TRB (Transportation Research Board) antigo HRB.

154

DRENAGEM DE ESTRADAS 1 - Generalidades

Os trabalhos complementares necessários para consolidação das obras de terraplenagem envolvem uma série de serviços dos quais os principais são: • Drenagem • Acabamento e consolidação dos taludes de corte e aterro Gramação • Implantação da vegetação. . Vegetação de efeito paisagístico • Consolidação dos acostamentos • Sinalização A drenagem de uma rodovia a ser pavimentada é de fundamental importância, pois dela vai depender em grande parte o êxito da pavimentação no que se refere ao seu comportamento em serviço. A sua finalidade principal é a de coletar e remover tecnicamente as águas superficiais e subterrâneas, evitando deste modo que as mesmas exerçam o seu efeito nocivo, comprometendo o pavimento. A água que atinge as estradas pode ser devido a: - chuvas direta sobre a plataforma; - fluxo de águas superficiais de terrenos adjacentes; - inundações de cursos de água; - infiltração subterrânea; No projeto de um sistema de drenagem, quer superficial, quer subterrânea, é necessário que se conheçam os valores máximos das descargas superficial e subterrânea. Quando a água proveniente das precipitações pluviométricas cai sobre a superfície da terra, ocorre o seguinte: uma parte se evapora; uma parte corre sobre a superfície e uma parte se infiltra.

A quantidade de água que corre sobre a superfície é drenada por um sistema de drenos a que se dá o nome de drenagem superficial e a parte que se infiltra para formar o lençol de água subterrâneo é drenada por um sistema de drenos a que se dá o nome de drenagem subterrânea. 2 – Estudos Hidrológicos

O projeto de drenagem é feito com base nos estudos hidrológicos, que fornecerão a vazão a ser atendida pelos dispositivos a serem utilizados.

155

Para o dimensionamento das valetas torna-se necessário o conhecimento do volume de água a ser escoada por ocasião da maior precipitação pluviométrica considerando um período de recorrência de 10 anos (ou 25 anos se possível). 2.1 - Determinação da vazão pelo Método Racional Modificado Este método é em geral empregado para bacias de áreas inferiores a 1.000 há, e se baseia na fórmula: Q = vazão em m /s C = coeficiente de escoamento superficial I = intensidade da precipitação em mm/h A = área da bacia em ha ϕ =coeficiente de dispersão (adimensional)

CIA

Q = 360

ϕ

O valor da intensidade de precipitação I é obtido através do emprego das curvas de intensidade x duração do tipo mostrado na figura abaixo, que representa a freqüência representativa da região em que se desenvolve o projeto, ou, também, através de fórmulas empíricas que registram o regime de chuvas de cada local. Entrando nas curvas com os valores do período de retorno, em anos, e com o tempo de concentração, em minutos, obtem-se a correspondente intensidade de precipitação. 3,5

3,0

Intensidade (mm/min)

2,5

T = 50 anos 2,0 T = 10 anos 1,5 T = 5 anos 1,0

0,5

10

20 30 Duração em minutos (tc)

60

120

empírica do Eng o Paulo Sampaio Wilken, permite estimar a intensidade de precipitação (I), considerada válida para o Estado de São Paulo: A f órmula

156

I=

1747,9 × T r

0 ,181

(t c + 15) 0,89

mm/h

O tempo de concentração (t c) depende do tamanho, da forma e do tipo da superfície drenada, da declividade , e de outros fatores. Pode ser definido como o tempo que leva a água para ir do ponto mais afastado da bacia até o local onde se situa o dispositivo em estudo, ou seja, o tempo para que toda a bacia passe a contribuir para a seção de vazão. O tempo de concentração deve ser maior que 5 minutos. Este valor pode ser estimado através de fórmulas elaboradas por diferentes autores e disponíveis em diversas fontes bibliográficas ou através de ábacos. KIRPICH desenvolveu a seguinte fórmula empírica para o seu cálculo : tC = 57 . [(L3 /H)1/2]0,77

(min)

L – o maior comprimento da bacia (km) H – máxima diferença de cotas na bacia (m

O coeficiente de escoamento superficial C, ou coeficiente de deflúvio, também conhecido como coeficiente de RUN-OFF, é definido em função do tipo de uso e da ocupação do solo, conforme tabelas encontradas na literatura técnica, as quais contem resumos da experiência de Orgãos que estudam o assunto. O C varia entre 0,10 (matas) até 0,90 (áreas densamente construídas e pavimentadas). O coeficiente de dispersão poderá ser adotado igual a ϕ = 1 para áreas inferiores a 20 ha e ϕ = A-0,1 para áreas maiores ou iguais a 20 há. Quando a área da bacia for superior a 1.000 ha são em geral utilizados métodos um pouco mais complexos, tais como o do Hidrograma unitário sintético, de Snyder. No caso de obras existentes, deve sempre ser investigado o seu desempenho ao longo do tempo. Para isso são valiosas as informações dos moradores da região e dos feitores da conserva do trecho. As tabelas a seguir apresentam alguns valores de “C Tipos de superfície Revestimento asfalto Por mistura Por penetração Revestimento primário Terra sem revestimento Áreas gramadas com declive 2:1 Prados Áreas com matas Campos cultivados Áreas urbanas -zona residencial, plana, 30% de área impermeável. -Idem, com 60% área impermeável -Idem, moderadamente íngreme, com 50% de área impermeável -Área construída moderadamente íngreme, com 70% área impermeável

C

Tipos de Superfície Ruas

0,8 – 0,9 0,6 – 0,8 0,4 – 0,6 0,2 – 0,9 0,5 – 0,7 0,1 – 0,4 0,1 – 0,3 0,2 – 0,4 0,40 0,55

Asfalto Concreto tijolos

Trajeto de acesso e calçadas Telhados Gramados em solo arenoso Plano, i < 2% Médio, 2%< i <7% Ingreme, i > 7% Gramados em solos coesivos Plano, i < 2% Médio, 2%< i < 7% Ingreme, i > 7%

C 0,70-0,95 0,80-0,95 0,70-0,75 0,75-0,85 0,75-0,95 0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20 0,13-0,17 0,18-0,22 0,25-0,35

0,65 ,80

* U.S Bureau of Public Roads Nota: Usar os valores mais baixos para solos mais permeáveis e taludes mais suaves.

* Water Pollution Control Federation

2.2 – Dimensionamento dos dispositivos. 157

O dimensionamento dos dispositivos de drenagem é feito em geral com o emprego da fórmula de Manning, utilizada juntamente com a expressão da continuidade.

V = R

2 / 3

H

I

e

q=V.S

n

V = velocidade de escoamento em m/s RH =

S P

= raio hidráulico da seção molhada

S = área da seção molhada, em m 2 P = perímetro hidráulico da seção molhada, em m I = declividade longitudinal do dispositivo de drenagem, em m/m. n = coeficiente de rugosidade adequado à natureza das superfícies da valeta q = capacidade de vazão em m 3 /s A capacidade de vazão q do dispositivo de drenagem é comparada com a vazão Q de projeto definida pelos estudos hidrológicos. Em geral a declividade longitudinal “i” do dispositivo de drenagem é condicionada pelas condições locais, em cada caso. Assim, o que se costuma fazer é calcular diferentes q, para várias dimensões, para a seção do dispositivo de drenagem e compara-los com o Q necessário. Coeficiente de rugosidade a adotar na fórmula de Manning. Tipo de Superfície Madeira bem aplainada................................................................. Concreto acabado......................................................................... Tubo de cerâmica vitrificada e de concreto, alvenaria de tijolo média, madeira não aplainada........................................................ Concreto lançado em forma rugosa, alvenaria de qualidade inferior (tijolo), boa alvenaria de pedra tosca............................................. Terra nua, pedra tosca................................................................... Leivas e ervas.................................................................................

n 0,009 0,012 0,015 0,017 0,021 0,025

É preciso verificar se a velocidade de escoamento obtida é compatível com o tipo de revestimento adotado, onde, os riscos de erosão e sedimentação serão verificados mediante sua comparação com as indicadas na tabela.

158

Velocidade abaixo da qual se dá a sedimentação dos elementos sólidos em suspensão na água: Argila Areia fina Areia grossa Cascalho fino Cascalho grosso

0,08 m/s 0,16 m/s 0,21 m/s 0,32 m/s 0,65 m/s

Se houver possibilidade de erosão ou de infiltração de água, será previsto o revestimento mais conveniente e econômico da valeta, ou sua construção será em degraus, por meio de barragens adequadas. Para atenuar os efeitos da sedimentação será estudada a possibilidade de modificar a declividade longitudinal da valeta. Importante ainda entrar com a comparação de custos entre as diversas soluções possíveis, para adotar a mais econômica. 3 - Drenagem superficial

Consiste na remoção das águas que correm pela superfície e pode ser conseguida pelo abaulamento da superfície da pista e dos acostamentos.

3.1 - Valetas ou Sarjetas São canais executados nas bordas do pavimento ou do acostamento da estrada. São formadas pela superfície do pavimento ou acostamento e por uma banqueta, ou constituída por uma depressão rasa. -

Valetas laterais para drenagem superficial; Valetas laterais para drenagem subterrânea; Valetas de proteção ; Valetas de condução de água ou degraus; Valas longitudinais;

3.1.1 - Valetas para drenagem superficial Necessárias principalmente nos cortes, em terrenos relativamente planos e, às vezes, em aterro. São construídas lateralmente aos acostamentos e no sentido longitudinal, para encaminhar as águas aos cursos d’água.

159

Valeta ou Sarjeta em banqueta

Valeta ou Sarjeta em depressão rasa

As sarjetas são geralmente empregadas na drenagem de estradas em zonas urbanas e para prevenir a erosão de aterros altos. Nas regiões em que o enleivamento não tem condições de evitar a erosão nos taludes de aterros altos, deve-se construir uma banqueta na borda externa do acostamento para formar uma sarjeta que confine e conduza a água. A água coletada nessa sarjeta será descarregada pelo aterro através de estruturas denominadas rápidos. Para solos argilosos, normalmente, o enleivamento do talude é suficiente para aterros de até 8 metros de altura. Em casos de aterros de solos arenosos, aterros de 160

menor altura já podem necessitar de uma drenagem com banquetas para evitar a erosão. A banqueta pode ser feita com torrões de terra gramada, material betuminoso, concreto de cimento portland ou cordões de pedra. As entradas d’água ou aberturas nas banquetas, não devem ficar muito distantes, sendo conveniente, tomar-se, sempre, uma distancia menor do que a indicada no cálculo. A distancia máxima recomendada é de 200 metros. Para banquetas em terra e rápidos enleivados essa distancia não deve ser superior a 50 metros.

- As valetas em “V” com cobertura vegetal abaixo, podem ser construídas e conservadas pelas motoniveladoras . - Valetas muito profundas não são aconselhadas, devido à possibilidade de acidentes, para os que buscam os acostamentos.

Posicionamento de saídas d’ água

161

3.1.2 - Valetas para drenagem subterrânea Por se tratarem de valetas mais ou menos profundas, são pouco recomendadas .

3.1.3 - Valetas de proteção de corte São construídas no terreno natural, 2 a 3,0 m a montante da crista do corte ou pé do aterro e com seção transversal dimensionada para receber e escoar as águas pluviais dos terrenos a montante. A seção transversal pode ser trapezoidal ou retangular e deve-se sempre verificar a erosão e sedimentação; havendo a possibilidade disso ocorrer, procede-se ao revestimento adequado, que pode ser plantação de vegetais rasteiros, empedramento, alvenaria de pedra argamassada e concreto.

3.1.4 - Valetas de condução de água ou degraus Localizadas no talude dos cortes ou saias de aterro, devem ser revestidas com calhas, alvenaria, concreto pobre ou gramíneas. 3.1.5 - Valas longitudinais 162

São empregadas nos casos de terrenos planos ou regiões baixas, paralelas ao eixo da rodovia a uma certa distancia da plataforma. 3.2 – Estruturas de Drenagem Superficial 3.2.1 – Rápidos Os rápidos são canais abertos ou fechados, fortemente inclinados, usados nos taludes de corte ou aterro. As bacias de amortecimento podem ser lisas ou com guarnições (dentes e cunhas). Essas dissipadoras de energia são feitas, normalmente, em concreto ou com pedra jogada. Os rápidos abertos podem ser revestidos em concreto de cimento portland, material betuminoso, solo-cimento e lajotas de pedra argamassada ou grama, dependendo do volume e velocidade da água a ser removida. Nos taludes de corte deve-se usar, preferencialmente, rápidos em cascata (em degraus) que permitem a água chegar a valeta do pé de corte com baixa velocidade. Nos taludes longos deve-se usar os rápidos fechados (tubos) para evitar que a água à alta velocidade salte do canal, cause erosão e destrua o rápido. 3.2.3 – Bacias de Amortecimento São pequenas plataformas executadas nos pontos de descarga d’ água com alta velocidade para dissipar a energia e prevenir a erosão. As bacias de amortecimento podem ser lisas ou com guarnições (dentes e cunhas). Essas dissipadoras de energia são feitas, normalmente, em concreto ou com pedra jogada. 3.2.4 – Bacias Centrais São áreas de depressão rasa localizadas no meio do canteiro central, usadas para drenar esta parte da estrada. Devem ter um declive longitudinal para escoamento das águas e a intervalos regulares, caixas coletoras para interceptar e descarregar a água para fora da estrada. A bacia central deve ser projetada para drenar arte ou toda a área pavimentada além do canteiro central nos casos em que não existirem banquetas ou cordões na borda da pista de rolamento. 3.2.5 – Valetas de derivação São canais executados a jusante dos bueiros para afastarem a água dos mesmos. A seção transversal deve ser de forma trapezoidal quando executada em terra, sendo recomendável para a inclinação das paredes do canal os seguintes valores. Material Inclinação Rocha Aprox. vertical Solos turfosos e lodosos 0,25 : 1 Argilas duras ou terra revestida com concreto 0,5 : 1 a 1 : 1 163

Terra revestida com pedras Solos arenosos fofos Loam siltoso ou argilas porosas

1:1 2:1 3:1

3.2.6 –Bacias de captação São áreas de depressão rasas construídas à montante dos bueiros com a finalidade de facilitar a entrada d’ água nos mesmos. Devem ser executadas com seus taludes bem suaves e em forma de leque. O material proveniente da escavação deve ser transportado para um local afastado de modo a impedir seu retorno para a bacia. 3.2.7 – Drenos transversais de base São estruturas constituídas de valas transversais abertas sob a base de um pavimento enchidas com um material drenante para escoar a água acumulada na base.

Sempre que ocorrerem curvas verticais côncavas no greide de uma estrada, se a base é constituída de um material permeável, alguns problemas poderão surgir com a água que se infiltra e tende a acumular numa área limitada pela direção do fluxo e vértice da curva, principalmente, durante a execução dos serviços de base. A execução de um dreno sob a base e em toda a largura da plataforma eliminará essa água. O dreno deve ter caimento para um e outro lado da pista a não ser nos casos de curva com superelevação quando terá caimento para o lado mais baixo. O material de enchimento dos drenos deverá satisfazer os requisitos de permeabilidade não entupimento para Ter-se uma drenagem efetiva. O uso de um tubo perfurado de 15 cm proporcionará, em todos os casos, um escoamento adequado. 4 - Drenagem transversal

Quando um curso d’água atravessa uma estrada, é necessário construir uma obra para permitir sua travessia, por baixo da superfície: - bueiros Dispositivos - galerias - pontes - pontilhões 164

4.1 - Bueiros de greide São geralmente espaçados de 100 a 150 m e construídos à meia encosta, destinando-se a permitir que a água atravesse a rodovia de um lado para outro. São geralmente circulares, de manilha de concreto, com diâmetro variando de 0,40 a 0,60 m, devendo ser localizado de preferência em terreno firme, normalmente ao eixo ou no máximo com esconsidade até 30 o . A sua declividade varia de 0,5 a 5% no sentido longitudinal (do comprimento do bueiro) . Devem ser sempre assentados a uma profundidade tal que sua parte superior fique no mínimo 0,60 m abaixo do greide, e o aterro em volta do bueiro deve ser compactado a soquete e maço. Quando isto não for possível, deve-se recorrer a outros recursos, tais como colocação em cima do bueiro de uma camada de concreto.

165

É apresentado um roteiro de projeto para obtenção do comprimento necessário de bueiros de uma rodovia: 1 - Dados de Projeto • • • • • • •

Volume total de aterro : VA Largura da plataforma : l Inclinação da saia do aterro : i A Comprimento da rodovia : L Parcela de aterros : y (%) Bueiro simples : N s Bueiro duplo : N d 2 - Número total de bueiros (N) 2.1 - Comprimento do aterro:

L A = y . L/100 (km)

. Considerando 1 bueiro / km: N = LA .

Onde: N = Ns + Nd

3 - Cálculo aproximado do comprimento total de bueiros. 3.1 - Comprimento de 1 bueiro - B

B=b+2x

(1)

Sp - seção transversal plena do aterro Sp = (B + b).H/2 (2) VA = Sp . LA ∴ Sp = VA /LA (3) iA = tgα . 100 = ( H/x) . 100 ∴

∴

x = (H/iA) . 100

(4)

B = b + 2 . (H/iA)

B - Largura da base do aterro (=comprimento de 1 bueiro ) b - largura da plataforma da estrada; H - altura do aterro OBSERVAÇÃO: No caso de não se conhecer a altura do aterro, combinam-se as expressões (1), (2) e (4), obtendo-se a equação do 2 o grau, onde H será a raiz real a positiva. H2 + H . b . iA - Sp . iA = 0 3.2 - Caso de bueiro simples de comprimento L s : 3.3 - Caso de bueiro duplo de comprimento L d :

Ls = Ns . B Ld = 2 . Nd . B

166

3.4 - Comprimento total:

L T = Ls + Ld

(m)

5 – Drenagem Subterrânea

As formas de variação do teor de umidade que ocorrem no sub-leito são: a) Infiltração lateral ou lençol de meia encosta. b) Ascensão ou abaixamento do nível d’água c) Infiltração de água através da superfície do pavimento. d) Transferência de umidade das bordas para o solo ou vice versa. e) Sucção do lençol d’água (capilaridade). f) Transferência de umidade sob a forma de vapor.

5.1 - As funções e o projeto de drenagem do subsolo . Sistema de drenagem rodoviária: - água superficial - água subterrânea

5.2 – Elementos para o Projeto do sistema de drenagem - Levantamento dos solos. - Condições de umidade do sub-leito . Perfil do solo(tipo de solo, espessura das camadas , etc) . Posição do N.A. ( até 1,5 m do greide do sub-leito)* . Posição das zonas de infiltração, se existirem (*) O final do inverno é a época mais apropriada 167

5.3 - Controle do fluxo de infiltração Condições de fluxo: a) zona de infiltração delgada b) zona de infiltração profunda

5.3.1 - Controle de um lençol d’água elevado

5.4 - Controle da água que se infiltra no subleito através do pavimento 5.4.1 - Subbase permeável : uso de material granular Vantagens: - atua como dreno - aumenta a espessura do pavimento, reduzindo as tensões no sub-leito - em sub-leito argiloso, evita a ascensão da argila à base - ajuda a evitar a deformação da superfície acabada do sub-leito pelo tráfego de construção, quando colocada imediatamente após a preparação do mesmo.

5.4.2 - Subbase estabilizada - Solo cimento; solo betume; etc - camada superior do pavimento: espessura 8 a 15 cm 168

5.4.3 - Membranas impermeáveis - Folhas betuminosas pré-fabricadas (P.B.S.) - Alto custo 6 - Valeta de Drenagem subterrânea (Trincheira)

1 – Elementos do dreno profundo - Vala de drenagem: Profundidade 1,5 m - Selo: camada de argila até 15 cm de espessura - Filtro: material selecionado

(depende da granulometria do solo do subleito)

- Drenos: 



manilha de barro perfurado; concreto poroso; Dreno cego (Francês) Diâmetros: 10; 15; 20; 30 cm D.N.E.R. – adota tubos ∅ = 15 cm

2 - Dimensionamento do material filtrante Procedimento: 1) Análise granulométrica do solo do sub-leito 2) Estabelecer os limites para distribuição granulométrica do material filtrante. 3) Determinação da composição granulométrica do filtro. Condições: • •

Índice de tubulação (evita a erosão): Índice de permeabilidade:

D15 Filtro / D85 Subleito < 5 D15 Filtro / D15 subleito > 5

df - diâmetro do furo do tubo d85 - diâmetro do material do filtro Limite superior para as partículas grossas do material do filtro:

D85 Filtro > 2 df

169

% que Passa

Solo a drenar

Filtro de Projeto

Limites do Filtro

Diâmetro dos grãos em milímetros

7 - Exercícios de aplicação

7.1 – Uma valeta de crista de corte vai drenar uma área com mata de 4 há (C= 0,2). Qual a vazão correspondente a uma chuva de intensidade I = 120 mm/hora ? Resp. 0,27 m3 /seg 7.2 – Uma sarjeta vai drenar um corte de declividade 2:1 com 400 m de extensão e 3 m de altura (medida inclinada, ao longo do talude) média. O revestimento e o acostamento são de tratamento superficial simples (C = 0,7) com meia plataforma de 3,50 m + 2,50 m = 6,0 m de largura. O talude do corte é gramado (C= 0,6). Qual a vazão na sarjeta para uma chuva de intensidade I = 100 mm/hora ? área drenada: A = 3m x 400m + 6m x 400m = 3.600 m 2 = 0,36 ha “run off” médio : C = Q=

0,6 × 1200 + 0,7 × 2400

3600 0,67 × 10 × 0,36 360

∴

= 0,67 Q = 0,067 m3 /h

7.3 – Uma valeta de crista de corte , sem revestimento, com declividade de 0,6% tem um comprimento de 90 m = 300 pés, e drena uma área de largura 60 m = 200 pés, regularmente gramada, de declividade média 4%. . O período de recorrência T é igual a 10 anos e o tempo de concentração obtido no ábaco é de 29 min. -

área drenada: A = 90 m x 60 m = 5.400 m 2 = 0,54 ha Coeficiente “Run off” : C = 0,4 I = 1,6 mm/min = 96 mm/h (Gráfico Intensidade x Duração – Fig. 2 )

Q = C I A/360

Q = 0,06 m3 /seg

170

7.4 – Considerando a seção transversal abaixo, sendo a extensão do trecho 200 m; revestimento da estrada de pedregulho estabilizado (C=0,5); talude do corte gramado (C=0,7); intensidade de chuva 156 mm/h. Qual a descarga a ser conduzida pela sarjeta ? Resp. 0,0856 m 3 /h

7.5 - Sendo de 3% o caimento longitudinal da sarjeta de concreto representada na figura, calcular a sua capacidade de drenagem ? Resp. 0,38 m3 /seg

7.6 - Determinar o comprimento total de bueiros para uma estrada com 150 km de extensão. Os seguintes dados são conhecidos: - Volume de aterro: 2.330.000 m 3 - os aterros constituem cerca de 50% da extensão da rodovia. - inclinação da saia do aterro: 2/3 - 30% de bueiros simples - 70% “ “ duplos - largura da plataforma: 11 m - considerar 1 bueiro por km. = Solução = a) Comprimento total de aterro: L A = 0,50 x 150 = 75 km de aterros. b) Número total de bueiros : 75 (considerando 1 bueiro/km) c) No de bueiros simples: N s = 0,30 x 75 = 22,5 ∴ Ns = 23 bueiros simples d) No de bueiros duplos: N d = 0,70 x 75 = 52,5 ∴ Nd = 53 “ duplos e) Comprimento de um bueiro: B = 2x + b - Cálculo da altura “H”. Sp = VA /LA →

(B + b) x H = VA /LA 2

B = b + 2x {x = (3/2) H B = b + 2 . (3/2) H = b + 3H (b + 3H + b) H = VA /LA 2 (22 + 3H) H = 2 x 2.330.000/75.000 3H2 + 22H - 62 = 0 ∴ H’ = 2,17 m (raiz real e positiva) x = 3 x 2,17 = 3,26 m 2 B = 11 + 2 x 3,26 ∴ B = 17,52 m 171

f) Comprimento total Bueiro simples: 23 x 17,52 = 402,96 m Bueiro duplo: 2 x 53 x 17,52 = 1.857,12 m Total = 2.260 m de bueiros

7.7 - Projetar a valeta de drenagem para um trecho de 300 m de estrada. O solo do

subleito apresenta a seguinte granulometria abaixo. Dê a composição do material do filtro. %Passa 100 97,6 62,0 40,0 6,0 1,0 D(mm) 4,76 2,0 0,42 0,30 0,075 0,01

172

174

Drenagem Subterrânea (*) Em um trecho de uma estrada, as sondagens mostraram que o nível máximo do lençol subterrâneo encontra-se a 50 cm do greide da plataforma. O solo do subleito é um um silte arenoso, cuja granulometria é conhecida. Pede-se: a) Qual a altura aproximada da franja capilar ? b) Há possibilidade da água proveniente do lençol subterrâneo afetar as camadas do pavimento ? Caso afirmativo, elaborar o projeto do filtro de drenagem. o

Peneira n Tamanho(mm) % Passa

hc =

0,306 De

40 0,42 100

(m)

50 0,30 97

100 0,15 88

200 0,074 60

0,03 10

0,01 3

( altura de ascenção capilar)

De - cm

Composição do Filtro: Pedregulho Grosso:_______% Pedregulho Fino:_________% Areia grossa:____________% Areia Média_____________% Areia Fina:______________%

175

9 – CONSERVAÇÃO DE RODOVIAS 9.1 – Introdução Este capítulo foi desenvolvido a partir das descrições feitas referentes as diversas atividades desenvolvidas durante os serviços de conservação executados nas rodovias as quais foram filmadas f ilmadas e gravadas em fitas cassetes.

9.2 - Recuperação da Base As falhas nos pavimentos asfalticos normalmente são fáceis de serem reconhecidas. Os problemas têm diversas maneiras de serem corrigidos, dependendo do tipo do problema. Pode ser: operação de tapa-buraco, selagem das trincas e até uma reparação de base quando o problema vem a ser mais complicado. Esta fita se dedica a este último caso. Como a parte mais importante de uma reparação é eliminar a falha, então veremos alguns casos, como por exemplo: remover e trocar parte do material da base e colocação de drenos para manter a água fora do pavimento. Em qualquer caso, a causa da falha tem que ser corrigida para que a reparação dure. Os passos básicos da reparação são: 1) Determinar a área de pavimento pavimento danificado que que deve ser removido removido Inicialmente devemos atentar para a colocação da sinalização de obra ou serviço, tomando todos os cuidados inclusive com curvas ou rampas. É necessário marcar a área do pavimento danificado a ser recuperado, porque desta forma, o operador operador da motoniveladora motoniveladora terá melhor visualizaçã visualizaçãoo dos limites da área a ser escavada e também poderá verificar se a quantidade de material que foi posto na obra, será suficiente para realizar o trabalho do dia. 2) Escavar toda a área demarcada até a base Durante a escavação deve-se ter cuidado para não se cortar abaixo do pavimento saudável e os cortes das laterais devem ser os mais verticais possíveis. Não se deve atingir o material abaixo da sub-base, só se deve remover o pavimento danificado. Quanto menos se atinge o material inferior, mais fácil fica verificar as causas do problema. 3) Determinar a causa da falha e a reparação reparação apropriada apropriada No caso específico desta fita e que é muito freqüente, um lençol d'água contaminou o material da base, então a solução de reparação seria a instalação de drenos profundos. Mas existem outras causas de falhas na base, como por exemplo: deficiências da drenagem nas proximidades do pavimento afundado, isto é, bueiros assoreados, portanto entupidos; entupidos; má drenagem drenagem dos acostamentos acostamentos ou ou banquetas banquetas de de aterro; aterro; entupimento das valetas laterais; quebras ou fissuras do pavimento ou qualquer outro tipo de problema que prejudique a drenagem superficial do pavimento ou em seu entorno. Normalmente a água é a principal causa das falhas nas bases, portanto a solução pode ser o reparo das falhas nas laterais do pavimento. No caso desta fita, a solução é a colocação de drenos para manter a água fora do pavimento.

2

4) Colocar e compactar uma camada de brita, seguida por uma mistura asfáltica, que também é colocada e compactada Para começar, devemos estender o dreno através do acostamento e da banqueta e depois dar ao dreno, um declive que tenha pelo menos uma relação de 1:12. O próximo passo, é começar a colocar o material drenante. Deve-se utilizar uma camada de 3 a 5 cm, de um material no qual, a água drene mais facilmente. Este material, também deverá substituir qualquer material da sub-base que se deve remover. Depois, deve-se compactar compactar o material, porque este terá função de fundação ao novo pavimento. As depressões no acostamento devem ser evitadas. O material da base é colocado e compactado. Geralmente, pode-se utilizar o mesmo material que foi escavado, mas tem que ser verificado se o material está totalmente seco e se não apresenta substâncias moles ou expansivas, como por exemplo as argilas. Quase sempre será necessário o trabalho manual neste passo e como este material também servirá como fundação, então deve-se verificar se a espessura da camada está uniforme por toda a área Tem que ser especialmente cuidadoso para não ultrapassar o nível da reparação, a espessura do material da nova base tem que ser igual a da original, desta maneira iremos conseguir manter a resistência, bem como a espessura do pavimento. O material da base também deve ser compactado da melhor forma possível. Antes de repor a capa asfáltica, deve ser colocado uma fina camada de asfalto líquido ou ligante ao longo do pavimento existente. Isto terá a finalidade de fazer a ligação do novo pavimento ao pavimento já existente. Para obter melhor compactação do novo remendo, geralmente é necessário a colocação de duas camadas. A espessura de cada camada asfáltica não pode ultrapassar 15 cm. Vale lembrar também, que a espessura de cada camada deve ser uniforme e ela deve ser compactada tanto quanto possível. A camada superior do revestimento deve ser cuidadosamente nivelada. A nova pavimentação deve-se ajustar a toda a pavimentação já existente ao seu redor. O material deve ser compactado após cada nivelamento, para podermos determinar com maior exatidão se as zonas de transição ficaram mais suaves. Depois do último nivelamento, o rolo compressor deverá ser usado para uma compactação final, como também para suavizar as áreas de transição mais efetivamente. Como neste caso foi construído um dreno, o acostamento também deverá ser nivelado e compactado. Dois pontos são fundamentais aqui: a inclinação do acostamento tem que ser suficiente para permitir a drenagem e a borda interna do acostamento deve estar nivelada com o pavimento.

9.3 - Recuperação Permanente de de Buracos Só existe uma maneira de repara um buraco, é cobrindo-o adequadamente. Colocar apenas uma mistura asfaltica na panela, não resolve o problema, tão pouco nivelar a superfície da via e nem mesmo uma nova capa asfaltica.

3

O buraco significa que há um problema no pavimento e se for reparado superficialmente, reaparecerá. Por isso, as panelas devem ser reparadas de forma apropriada. A maioria das panelas são causadas por um processo de oxidação, que aparece quando um pavimento asfaltico envelhece ou sofre infiltrações de água. Muitas vezes, a água se infiltra através de acostamentos e trincas do pavimento. Então deve-se ter uma boa drenagem, assim como a selagem de trincas e fissuras. A umidade e as mudanças climáticas causam expansões e contrações do pavimento, que em pouco tempo resultarão em trincas ou panelas. Em qualquer trabalho de conservação de pavimentos, prevenir estes problemas é tão importante quanto repará-los. O material a ser utilizado será: mistura asfaltica de boa qualidade, asfalto líquido para pintura ligante e as ferramentas (1 picareta, 1 pá, 2 vassouras, uma para varrer e outra para aplicar o adesivo e 1 rastelo, sendo um lado plano e outro dentado). Os procedimentos de execução do serviço são os seguintes: 1) Examinar o pavimento danificado e demarcar a área a ser reparada Inicialmente devemos atentar para a colocação da sinalização de obra ou serviço, porque como em qualquer caso, deve ser considerada a segurança dos motoristas bem como dos trabalhadores. Serão exigidas placas homens trabalhando ou obras na pista, que deverão ser colocadas nos extremos da operação. Duas coisas têm que ser levadas em consideração: remover todo o material danificado e a área demarcada pode ter tantos lados quanto necessário, mas todos deverão formar ângulos retos. Quando houverem trincas próximas próximas ao buraco, eles também entrarão na área a ser escavada de reparo, pois a água se infiltra através das fissuras, causando danos que culminam no buraco. Já quando as trincas se estendem muito além dos buracos e como escavar até onde terminam as trincas nem sempre é possível, o melhor é selar as trincas aplicando asfalto líquido sobre toda a área fissurada, f issurada, cobrindo-a a seguir com areia. Outro exemplo poderia ser duas panelas, uma muito próximo da outra. Neste caso, ambas podem podem ser reparadas reparadas com o mesmo remendo. remendo. A área a ser removida, removida, deve abranger totalmente a pavimentação irregular. O ângulo entre dois lados tem pelo menos 90 º. 2) Decidir o quanto do material deve ser removido e limpar o buraco o melhor possível Não importa a quantidade de material removido, sempre recomenda-se começar do centro do buraco. Ao escavar, coloque o material removido no centro do remendo, para não confundir com a delimitação. Os cortes da escavação devem ser verticais. Se as laterais do buraco forem mal cortadas, não será possível compactar a massa asfáltica nas beiradas, ocasionando em curto tempo de duração do remendo. Se o corte nas laterais se inclinarem para fora, a mistura se soltará facilmente pela ação do tráfego, já com cortes verticais, haverá uma compactação adequada, portanto ficará estável. Deve-se escavar até alcançar uma base firme e estável, esta não pode ser expansiva ou úmida. Também não danifique as bordas. Retire todo o material solto

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colocando-o no caminhão para descarregar em local adequado. Logo após, deve-se varrer bem o local.

3) Aplicação da pintura ligante O objetivo deste passo é colar a mistura asfáltica do remendo ao pavimento existente. Se a área estiver suja, o adesivo colará no pó e não no pavimento. Ela deve ser aplicada em volta das bordas do buraco, da mesma largura da brocha, desta maneira, as fissuras finas ao redor do buraco estarão vedadas. Esta camada não pode ser fina, o que ocasionaria pouca aderência e nem grossa, gerando remendo escorregadio para o tráfego. Também é feita a aplicação deste asfalto ligante no fundo do buraco, a mais uniforme possível. 4) Colocação e compactação da mistura asfáltica Como o buraco não é profundo, então pode ser utilizada apenas uma camada de mistura. Lança-se o material e depois se pisa nele em direção das bordas, porque é difícil que as rodas do caminhão alcancem essas bordas. Quanto melhor a compactação, melhor será o remendo. Deve-se tomar cuidado na colocação do material, para não ultrapassar as bordas. Deve-se, também, espalhá-lo uniformemente sob a área do remendo, isso se faz para nivelar o remendo. Depois usa-se o rastelo com o lado dentado, com cuidado, para que as partes finas da mistura asfaltica sejam espalhadas ao redor do remendo. Isto porque, as partes finas têm maior adesão ao asfalto líquido do que as partes grossas. No final, deve-se inspecionar o remendo e certificar-se que esteja nivelado. Um ou dois dias depois, pode-se colocar asfalto líquido e posteriormente areia para ajudar a vedar o remendo, evitando infiltrações.

9.4 - Recuperação do Pavimento asfaltico As trincas podem aparecer das mais diversas formas e tamanhos sobre o pavimento asfaltico. Mas quase todas elas podem ser reparadas com selagem, com exceção das chamadas “Couro de Crocodilo”, porque neste caso as trincas estão muito próximas umas das outras e com isso a coesão e resistência reduzem. Neste caso, o problema se solucionaria com a troca do pavimento danificado. Os passos para realizar este tipo de serviço são: 1) Escavar o pavimento danificado, nivelar e compactar o material da base Inicialmente devemos atentar para a colocação da sinalização de obra ou serviço, tomando todos os cuidados inclusive com curvas ou rampas. Deve-se examinar o pavimento danificado, verificando se há alguma depressão na faixa de tráfego a ser reparado. Se isto for verdadeiro, não devemos apenas substituir a capa do rolamento, porque não resolverá o problema, esta situação requer a reparação da base. Na escavação, deve-se tomar cuidado para não ultrapassar a área que requer a escavação. As laterais da escavação devem ser as mais verticais possíveis. Deve-se também, tomar cuidado para na escavação, não atingir o material imediatamente abaixo da capa de rolamento, porque isto enfraqueceria a base e a

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sub-base, lembrando sempre que a resistência da fundação é fundamental para o êxodo da reparação. Depois disso, deve-se nivelar o material da base e compactá-lo o máximo que puder. O objetivo principal desse passo é uniformizar e estabilizar a fundação. 2) Aplicar asfalto líquido ou ligante sob a pavimentação circundante Antes que o pavimento seja reconstruído, é necessário a aplicação de uma pintura ligante sobre as laterais e no fundo da área em reparação. Este procedimento ajudará a “ligar” o pavimento novo ao já existente. 3) Lançar mistura asfáltica sob a área a ser reparada, nivelar esta mistura de acordo com o nivelamento e declive originais e compactar ao pavimento reconstruído Para se obter uma boa compactação do novo pavimento, se faz necessário fazer a aplicação da mistura asfáltica em duas camadas, respeitando sempre o limite de 15 cm para cada camada. A espessura de cada camada deve ser uniforme e estar a mais compactada possível. Primeiro, a camada superior deverá ser cuidadosamente nivelada, verificando especialmente as juntas, porque o pavimento novo deve ajustar-se perfeitamente ao já existente. Deve-se compactar o material após cada nivelamento, pois dessa forma será possível verificar se as juntas ficaram suavizadas. Depois do último nivelamento, pode-se utilizar o rolo compressor, pois isto permite uma boa compactação final e também suaviza as zonas de união entre o pavimento novo e o existente

9.5 - Fechamento de Gretas e Fissuras do Revestimento Asfáltico Se não fosse a ação da água, o pavimento asfaltico duraria muito mais. Como não podemos controlar o clima, devemos fazer um trabalho preventivo. As trincas e fissuras, são algumas das primeiras conseqüências da presença de água debaixo do pavimento e da mudança de temperatura. Existem dois métodos de selagem de trincas. No primeiro método, as trincas são limpas com um compressor de ar de alta pressão. No outro método, as trincas são limpas com um método a calor. A não ser pelo método de limpeza, ambos os procedimentos são iguais. Os procedimentos são os seguintes: 1) Sinalização Feche uma faixa de tráfego. Certifique-se que existe um número de cones suficientes para fechar a distância necessária. Certifique-se também, de ter homens com bandeiras e todos os outros dispositivos necessários para realizar seu trabalho com segurança. 2) Limpeza das trincas •

Compressor de ar:

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Deve-se colocar os óculos de segurança, porque as partículas podem causar lesões muito sérias nos olhos. Para começar, é necessário ter pressão de ar suficiente para retirar o material solto, mas deve-se ter cuidado para não utilizar muita pressão para não danificar a pavimentação. Isto ocorre geralmente quando se está trabalhando com um pavimento velho. As únicas coisas que se pode fazer para prevenir danos são: mudar a pressão do ar ou passar o bocal da mangueira de ar rapidamente ao longo da trinca. A medida que limpar o fundo, levante a mangueira do compressor bem perto da trinca e sempre trabalhe do centro da estrada em direção ao acostamento. Trabalha-se nesta direção para proteger os veículos das partículas desprendidas. Deve-se apenas limpar as trincas, se soprar os detritos, pode colocá-los novamente nas trincas. Além do mais, esta pequena quantidade de detritos será eliminada com o tráfego de qualquer forma. Mantenha o bocal da mangueira perto da trinca para que a mesma fique completamente limpa. Maçarico

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Deve-se proteger os olhos e como este método é muito barulhento, deve-se também, proteger os ouvidos Além de limpar as trincas, o propósito do calor é aquecer ligeiramente a superfície do pavimento, desta maneira o material selante da trinca se unirá ao pavimento. Não se deve esquentar o pavimento em demasia, tão logo apareça qualquer descoloração no pavimento, mova o maçarico para frente. Se notar algo mais do que uma ligeira quantidade de fumaça, o empregado não deve estar movendo o maçarico suficientemente rápido. 3) Aplicação do selante Deve-se lembrar que o selante falha quando é aplicado a uma baixa temperatura. Ele deve ser aplicado movendo-se o bocal da mangueira muito rapidamente na extensão da fenda. Se não fizer assim, o material selante se espalhará por todo lado. Por isso deve-se controlar a velocidade de aplicação, de modo que o material selante aflore ligeiramente na fenda. Imediatamente após aplicar o material selante, passe um rodo especial. Se o selante esfriar antes de passar o rodo, não se conseguirá espalhá-lo de forma uniforme como se deseja. Via de regra, todas as trincas devem ser seladas, menos as de couro de crocodilo, que devem ser seladas de outra forma.

9.6 - Recuperação de Taludes e Acostamentos Quando a água se infiltra no pavimento, podem ocorrer desde panelas até falha na base. Basicamente existem duas coisas que tem um efeito muito importante sobre a drenagem: a declividade transversal e o desnível em relação ao pavimento. O declive deve ser gradual e inclinado para fora do pavimento. O declive do acostamento deve ter a relação mínima de 1:16, mas não maior do que 1:8, dependendo da textura da superfície e do greide da rodovia. Isso significa que na

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média, a relação entre a borda do pavimento e a borda externa do acostamento deve ser de 1 a 12. Para a borda interior do acostamento, só há um requisito: esta deve coincidir com a borda da pista de rolamento. Desta maneira, a água escoará para fora da estrada pelo acostamento. Se houver desnível em relação ao pavimento, a água se acumulará e se infiltrará sob o acostamento ou pista. Se há lixo ou vegetação acumulada, a água poderá ficar presa na superfície do acostamento e infiltrar-se através de fendas ou trincas. Os procedimentos para a reparação de depressões de borda são: 1) Sinalização e carregamento do caminhão Deve-se, primeiramente lembrar da colocação de placas de sinalização da obra. O caminhão tem que ser carregado com brita menor que 2,5 cm. Se houver dispositivo divisório no caminhão, deve-se usar. Se não tiver coloque em barril na caçamba do caminhão, isto porque o material deverá ser espalhado numa faixa estreita, quando for despejado no acostamento. Assim quando se colocar o barril do lado esquerdo da caçamba, você espalhará o material no lugar adequado, na beira do acostamento. 2) Escavar o material do acostamento, mantendo o nível e o declive originais Mas espalhar o material as vezes não é tudo, a reparação de depressões na borda quase sempre requer material adicional. O material existente no acostamento deve ser primeiramente escavado. Essa escavação tem o propósito de uniformizar e nivelar a superfície do acostamento. Na primeira passada, será necessário raspar o material desde a borda externa do acostamento e amontoá-lo na borda do pavimento. Esta operação requer que a lâmina se mantenha num ângulo de 45º, com uma ponta colocada na borda externa do acostamento e a outra na borda do pavimento. Deve-se ter cuidado para não quebrar a borda do pavimento. A vegetação que se encontra na borda externa do acostamento ajuda a prevenir a erosão. O propósito da primeira passada é manter o declive original do acostamento, enquanto corta o material suficiente para eliminar afundamentos e protuberâncias. A lâmina só precisará de uma ligeira pressão para baixo. O acostamento, depois da primeira passada, deverá ficar com uma superfície uniforme, com um cordão do material na beirada do pavimento. 3) Distribuir e compactar o material Antes de começar a distribuir o material de volta ao acostamento, uma boa idéia é passar com o caminhão ao longo da borda do pavimento. Quanto melhor ficar compactada cada camada de material, mais resistente será o acostamento. Para a passada seguinte, deve-se empurrar a leira de material e distribuí-la de volta ao acostamento. Deve-se tomar cuidado para não danificar o pavimento. Desça a lâmina até que tenha contato com o pavimento, mantenha a lâmina de forma que apenas toque o pavimento. É necessário manter a traseira da lâmina um pouco elevada, desta maneira não se formará outro cordão de material. As rodas seguem ao longo da borda do pavimento. O que se deseja é compactar cada camada de material depois de distribuí-lo.

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Se o nível do acostamento estiver abaixo do pavimento, então será necessário adicionar mais material, até que eles fiquem no mesmo nível. 4) Colocação de material adicional A colocação de material adicional é quase igual a de outros trabalhos. O material sai mais devagar porque o barril bloqueará um lado da caçamba. Depois deve-se distribuir o material ao longo do acostamento. Aqui as rodas devem passar junta a borda do pavimento. Depois, este material deve ser compactado em toda a extensão do acostamento. Sempre se deve compactar da borda externa do acostamento em direção da borda do pavimento. Desta maneira, empurra-se o material para onde é mais necessário, nas bordas. Deve-se ter no serviço terminado um acostamento firmemente compactado, com a borda interna do acostamento no mesmo nível do pavimento 5) Nivelar os acostamentos É quase o mesmo para a reparação de afundamento na borda, a diferença principal é a gravidade do problema. Como o dano é leve, muitos dos passos podem ser eliminados. De fato, tudo o que terá que ser feito, é extrair material do acostamento e distribuí-lo depois de volta em toda a largura, mas deve-se ter muito cuidado em formar o cordão do material justamente sobre a borda do pavimento, desta maneira quando distribuir o material através do acostamento, as rodas podem seguir pela borda, compactando o material enquanto avançam.

9.7 - Manutenção do Sistema de Drenagem Para quem trabalha na conservação de estradas, o inimigo número um é a água. Os danos que a água pode causar para o pavimento parece não ter fim. Desde o afundamento das bordas, até falhas maiores, como as falhas na base. Portanto é fácil compreender porque é necessário controlar a circulação da água e manter a drenagem em bom estado. Os problemas de drenagem podem surgir em qualquer momento, mas são nas épocas de chuvas que elas merecem maior atenção. Antes dos períodos de chuvas, temos que nos certificar que todo o sistema de drenagem esteja adequado para dar vazão às chuvas. Manualmente a conservação da drenagem pode ser feita por uma equipe de um a dois homens e pouquíssimo equipamento, mas sempre há exceções. Em casos mais graves, serão necessárias mais pessoas ou equipamentos pesados. Vejamos agora, os cuidados que temos que ter para manter um sistema de drenagem: 1) Revisar o bueiro e o canal de drenagem As causas mais comuns a encontrar são: a excessiva vegetação no corta-rio e a acumulação de sedimentos no bueiro. Deve-se também, examinar a entrada e a saída do bueiro para determinar a causa da obstrução. Na maioria dos casos, a maior parte dos trabalhos está na entrada do bueiro, porque os sedimentos e detritos transportados pela água tendem a bloqueá-la. Mas sempre há exceções, a obstrução pode estar na saída.

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2) Examinar as condições dos elementos do sistema de drenagem e procurar corrigi-las de acordo com o problema Além de inspecionar os bueiros, suas bocas de entrada e saída e canais, devese também, examinar as condições dos elementos do sistema de drenagem. O objetivo principal da manutenção é restabelecer a condição original da drenagem e manter uma aparência agradável da estrada. Quando começar a escavação, procurar ter alguém como guia. Desta maneira, será conseguida a máxima aproximação do bueiro sem danificá-lo. Deve-se ter cuidado para não se escavar mais do que o necessário. Se a escavação for muito profunda, a água correrá por baixo do bueiro ao invés de escoar por dentro dele. O mesmo se aplica à largura da escavação, o canal deve ter aproximadamente a mesma largura da entrada do bueiro. Se alargarem além disso, a água correrá pelas laterais do bueiro ao invés de escoar por dentro dele. Em alguns casos a água vai erodir a fundação da rodovia. Os bueiros bloqueados com sedimentos, devem ser limpos e desentupidos, mas isso é só uma parte da solução. A causa principal da acumulação de sedimentos é um corta-rio inadequado, por isso certifique-se também de escavar o corta-rio quando desentupir o bueiro. Se a acumulação de sedimentos é relativamente pequena, uma limpeza com um jato de água normalmente é suficiente. Mas se há muito sedimento, provavelmente será necessário introduzir uma mangueira com água sob pressão. Os corta-rios, os bueiros e as bocas-de-lobo coletoras também necessitam de uma conservação rotineira. Ainda que estes elementos de drenagem sejam pequenos, são tão importantes quanto os bueiros. Quando estão entupidos podem causar os mesmos problemas. A conservação da drenagem é a atividade mais importante na manutenção preventiva que realizamos e quanto mais rápido localizarmos e repararmos os problemas de drenagem, menor será o problema ocasionado e maior será a duração das estradas.

9.8 - Manutenção de Estradas Não-Pavimentadas As estradas não-pavimentadas não são as mais indicadas para a rodagem, porque os motoristas têm que viajar a velocidades muito baixas, devido a superfície não ser plana. Mas elas são de vital importância para as pessoas que as usam. Deve-se sempre lembrar, que os objetivos principais na manutenção de estradas não-pavimentadas são: manter o greide original da superfície da estrada e conseguir uma boa drenagem Manter uma boa drenagem é um dos fatores mais importantes para se levar em consideração para manter uma estrada, seja ela pavimentada ou não-pavimentada. Deve-se levar em consideração também, que a umidade do material da estrada pode afetar ou comprometer seriamente o êxito da operação. Normalmente, o trabalho de conservação dessas estradas são mais bem-sucedidos quando houver uma boa umidade que permita trabalhar mais facilmente o material. Os passos básicos da manutenção consiste em: 1) Estudo preliminar para se determinar o que deverá ser feito O estado da estrada determinará o que se tem a ser feito. Pode ser necessário colocar material, adicioná-lo sob algumas áreas ou talvez, só seja necessário estender

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o material existente ao longo da estrada. Diferentes trechos da estrada podem necessitar de manutenções diferentes.

2) Dar a primeira passada para extrair material de um lado da estrada Quando realizar este trabalho, dependendo do volume do tráfego, coloque placas de sinalização adicionais de advertência para sua proteção e a dos motoristas em trânsito. O principal é limpar as valetas laterais, para que se obtenha uma boa drenagem. Aqui, ainda não se preocupe com o greide da estrada, só aplique pressão levemente na lâmina da motoniveladora, para remover qualquer excesso de material e obstruções da valeta. Deve-se continuar sobre a primeira passada por aproximadamente meia hora. São necessárias normalmente, entre 6 e 8 passadas para remover o material de um lado da estrada ao outro e recolocá-lo depois. Como poderá ser necessário algum tempo para transportar e colocar o material adicional, não comece um trabalho que não possa iniciar e terminar no mesmo dia. Depois da primeira passada, deverá ficar uma valeta uniforme e solo na borda da estrada. 3) Dar passadas sucessivas com a motoniveladora para espalhar o material Depois de dar a volta para começar a dar a passada seguinte, deve-se agora, ter cuidado para não alterar o greide da estrada. Tudo a fazer é cortar a superfície ligeiramente, para aparelhá-la e ao mesmo tempo mover o material de um lado da estrada para o outro para preencher as partes baixas ou depressões. Se a estrada não tiver um greide correto, a água não correrá adequadamente. Quando terminar a segunda passada, a seção transversal da estrada deve ter um ligeiro declive para a sua borda e uma leira de material deverá estar próxima do eixo da estrada. Para a passada seguinte, deve-se seguir o mesmo procedimento: cortar a superfície ligeiramente para aparelhar e corrigir os pontos baixos com o material da leira. A lâmina deverá estar ligeiramente acima da superfície, de maneira a reduzir o tamanho da leira em cada passada. 4) Dar a última passada Se o trabalho for feito corretamente, na passada final o extremo da lâmina chegará até a valeta, sem deixar leira de material. No trabalho final, deveremos ter uma superfície uniforme e segura, com valetas limpas nas bordas da estrada. As vezes, as depressões são muito profundas para serem preenchidas com material existente na estrada. Neste caso, a única solução é trazer material adicional. Basicamente coloca-se o material onde seja necessário e logo espalha-se e apanhase nas depressões. Por conseguinte, o procedimento visto anteriormente deve ser repetido, se for necessário.

9.9 - Inspeção de Obras de Arte

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Os empregados do setor de conservação, são responsáveis pela inspeção de pontes e pelos trabalhos rotineiros de manutenção. Qualquer problema que apareça em uma ponte, deve ser documentado e logo enviado ao pessoal especializado em estruturas. A conservação em momento oportuno é o elemento mais importante, uma vez que muita coisa pode acontecer no período compreendido entre cada inspeção. A inspeção deve ser cuidadosa e detalhada e quanto mais freqüentes forem estas inspeções nas estruturas, mais familiarizado você ficará com suas características. Muitas estruturas têm problemas e danos pequenos, mas a medida que você se familiariza com as pontes de suas estradas, se dará conta quando algo estiver anormal e que deverá ser analisado por um especialista. Existem diversos procedimentos para inspeções rotineiras de estruturas, mas antes de expô-los, é necessário levar em consideração alguns detalhes básicos, como por exemplo: estacionar seu veículo suficientemente longe da estrada, de tal maneira que não ofereça perigo ao público e observar a situação geral da estrutura. Os pontos principais a verificar seriam: 1) Procurar problemas e danos maiores causados por acidentes Deve-se estar consciente de que as vigas de uma ponte podem se desalinhar, este exemplo de problema deve ser imediatamente notificado. É de interesse principal neste tipo de dano, o alinhamento de vigas. Em vigas de aço, deve-se procurar por qualquer deformação. As dobraduras devem ser consertadas por pessoas especializadas. Nas vigas de concreto, deve-se verificar a quantidade de danos do concreto propriamente dito. 2) Verificar existência de trincas horizontais Outra observação importante na verificação de estruturas é ver se há trincas horizontais, pois a aparição deste tipo é um problema sério, porque indica que o aço está oxidado. Estes dois primeiros passos, seria uma inspeção geral na estrutura, isto é, deve-se assegurar-se que todas as vigas estejam alinhadas e sem trincas horizontais, procurar danos causados por acidentes, deformações de vigas de aço e aços descobertos nas vigas de concreto. 3) Verificar articulações e placas de apoio Toda estrutura tem articulações e placas de apoio, que permitem a estrutura expandir e contrair. Nas articulações, preocupe-se com os tramos, certifique-se que cada um deles estejam firmes e em seu lugar, em ambos lados da articulação. Observe também o nível de oxidação. As placas de aço são usadas em todos os pontos de apoio das vigas, sob as transversais e sob os pedestais dos estribos. Sua preocupação deve ser a posição dos apoios, portanto inspecione todos, procurando pontos de oxidação e acumulação de detritos. O problema com a oxidação é evidente, se o aço continuar oxidando, a resistência da ponte diminuirá, mas se as áreas oxidadas forem detectadas a tempo, uma limpeza e uma mão de tinta evitam danos maiores.

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A acumulação de materiais e lixos ao redor dos apoios causam problemas graves. Isso porque a sujeira retém a umidade e eventualmente causa oxidação do aço que estiver próximo e deteriora o concreto. Há alguns tipos de apoio que você deve se familiarizar: apoios cilíndricos e placas de bronze. O apoio cilíndrico oscila para trás e para frente na medida em que a ponte se contrai ou se expande. O mais importante a se observar nestes tipos de apoio é que têm que estar no mesmo sentido. Eles não devem estar inclinados ou em sentidos opostos. O apoio de placa de bronze consiste de uma placa constituída de bronze entre o assento e a viga. Em alguns casos, a placa de bronze pode-se desintegrar completamente. Quando terminar a inspeção dos apoios, examine o alinhamento de todas as vigas, porque é muito fácil ver desde os apoios, se há deformações permanentes nas vigas. Qualquer deflexão deve ser informada. 4) Verificar declive e proteção dos taludes O que deve ser levado em consideração, é que em alguns taludes há uma inclinação grande, o que pode ser perigoso. O mais importante aqui, é observar a formação de trincas. Em muitos casos, podemos detectar um problema com solução rápida. A vegetação indica que existem pequenas trincas ou fissuras, retire a vegetação e vede as fissuras. Qualquer acumulação de terra ou material na base do talude é um problema grave, é uma indicação que o material sob o talude erodiu. Caso isso ocorra, é necessário fazer um exame cuidadoso. Primeiro inspecione toda a proteção do talude, mesmo fissuras pequenas podem causar grandes danos. Estas fissuras devem ser seladas o mais rápido possível. Deverá, também, examinar os extremos dos guarda-corpos. Deve-se verificar se a água infiltra sobre a proteção do talude. É necessário uma inspeção cuidadosa no talude, porque a erosão nunca é percebida a tempo de evitar maiores danos. 5) Outras verificações na parte inferior da estrutura •

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É necessário serem feitas outras verificações, como por exemplo: A presença de pichação: este é um problema mais estético, mas devemos manter a aparência agradável de cada estrutura; As cercas ou alambrados: devem ser concertados o mais rápido possível para evitar que animais entrem na pista; Descascamento do concreto: é perigoso, porque os pedaços cairão com o tempo. A melhor solução para este problema é simplesmente tirar o concreto descascado com a mão.

6) Outras verificações na parte superior da estrutura O primeiro problema que se busca a correção é a presença de panelas. Depois, verificar a possibilidade de aplicar uma capa sob a laje da ponte. O ponto chave da conservação, é realizar as reparações no momento oportuno. Deve-se também, inspecionar as juntas da laje, pois as juntas metálicas podem se soltar e esta reparação deve ser feita. As juntas seladas com borracha também podem dar problemas. Outra junta que se deve ter muita atenção é a laje de acesso, justamente com a sua movimentação. Separações de mais de 3 cm são perigosas. Examine todos os elementos do sistema de drenagem, tubulações curvas entopem facilmente, prefira os tubos retos de PVC.

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7) Considerações para pontes sobre água Em casos de pontes sobre água, deve-se levar em consideração dois pontos adicionais: Examinar se há acumulação de materiais ao redor dos pilares e blocos de fundação, se não for retirado este material, pode erodir o fundo do canal e a resistência da ponte diminui; Examinar a proteção das cortinas, os vazios devem ser preenchidos, senão a água erodirá debaixo da cortina, causando perda de apoio da ponte. •

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9.10 - Recapeamento Asfáltico I Esta primeira fita trata dos seguintes assuntos: 1) Preparação da superfície da estrada Normalmente, esta fase é realizada semanas ou até meses antes da operação real. Basicamente, a superfície deve estar uniforme e nivelada, por isso todas as panelas devem estar reparadas e as trincas seladas. A preparação também pode incluir o nivelamento do pavimento e a reparação da base. Sempre se requer que a superfície esteja plana e nivelada. Logo que seja executada esta tarefa, deve-se limpar a superfície. Esta limpeza deve ser efetuada pelo menos um dia antes da aplicação da camada asfáltica. Ë fundamental que a superfície esteja mais limpa possível, para que haja a adesão do asfalto aplicado ao pavimento existente. Antes de continuar com os passos seguintes, deve-se fazer a instalação dos equipamentos necessários para a segurança no tráfego. 2) Aplicação de asfalto líquido Uma vez que a superfície esteja limpa, a pintura asfáltica pode ser aplicada. Podemos considerar esta como a parte mais importante na operação. A previsão do tempo é muito importante, só se deve colocar a camada de selagem durante os períodos quentes, porque as temperaturas do dia e da noite devem ser suficientemente altas, sem umidade. O tempo frio, a umidade ou a chuva, não permitirão que o asfalto líquido se cure, porque enquanto a emulsão não se curar, não conseguirá reter o agregado em seu lugar. A aplicação terá que ser uniforme e igual, sem áreas com pouco recobrimento e emendas. Se houver protuberância ou deformação na superfície, a aplicação não será uniforme. A quantidade de asfalto líquido aplicado por unidade de área é conhecida como a taxa de aplicação. Utilizar a quantidade correta é uma das partes mais importantes de todo o trabalho. Se for colocado muito, haverá transpiração do asfalto, ficando o agregado embebido e se for colocado pouco, poderá deixar de reter o agregado no lugar. A quantidade correta manterá o agregado no seu lugar, sem produzir transpiração. Idealmente ¾ do agregado, tem que estar embebido ou encrustrado no asfalto líquido. O asfalto líquido que é usado com mais freqüência, é uma emulsão. O mais importante sobre as emulsões é que elas contêm água. Quando uma emulsão é aplicada, ela tem cor marrom, depois muda para preto. A troca de cor significa que a emulsão perdeu a água contida 3) Colocação do agregado

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Portanto, para que o processo funcione, o agregado tem que ser colocado enquanto o asfalto estiver na cor café ou marrom, antes que a água evapore. O agregado deverá estar limpo e úmido, para que a emulsão tenha aderência. Para isso, o agregado deverá ser lavado pelo menos um dia antes da aplicação da camada asfáltica. A distribuidora de agregado tem que seguir bem próximo da distribuidora de asfalto, desta maneira, fica assegurado que o agregado será colocado a tempo. Se houver distância, o agregado não se colocará ao asfalto. A velocidade recomendada é de 10 Km/h. A aplicação do agregado bem como a do asfalto, deve ser uniforme e ¾ parte de cada pedra deve estar embebida na emulsão. Além disso, as pedras devem ser colocadas próximas umas das outras, para que só uma pequena quantidade de asfalto passe ao redor destas. Os rolos devem seguir bem próximos da distribuidora, para assegurar que todo o material fique firmemente encrustrado na emulsão. Mesmo que um agregado fique bem preso, isso não significa que não sairá. 9.11 - Recapeamento Asfáltico II Esta segunda fita trata dos seguintes assuntos: 1) Juntas transversais Quando se deseja unir uma pavimentação a outra já existente, será necessário colocar um papel de construção sob o pavimento já existente e começar a aplicar o asfalto. A razão é simples, mas é importante. Temos que evitar a aplicação de pintura asfáltica sob outro material já aplicado. Se não começarmos a aplicação sob o cartão, estaremos colocando uma aplicação sob a outra, criando uma saliência sobre a superfície, por isso no final de cada aplicação é necessário remover o excesso do material, com uma pá até que o recobrimento esteja uniforme. O melhor é fazê-lo imediatamente antes que o asfalto endureça. A única coisa que se deve fazer, é varrer a área e depois colocar e fixar o cartão em toda a largura da faixa. 2) Juntas Longitudinais Há uma pequena seção do asfalto que a distribuidora de agregado não cobre quando passa da primeira vez. Esta pequena seção, é conhecida como junta de construção longitudinal. O operador da distribuidora deve ter muito cuidado, para fazer com que a junta longitudinal fique da mesma largura que a faixa coberta pelo último bico da espergidora de asfalto, cerca de 15 cm de largura. Também deve notar que a primeira aplicação, se efetua na faixa esquerda da pista. Isto se faz, para que os operadores da distribuidora de agregado a da distribuidora de asfalto possam ver as juntas de construção na segunda passada. A segunda aplicação de asfalto, tem que ser realizada de tal maneira que só o último bico roce o ponto do pavimento já executado. Essa aplicação dupla de asfalto, dá a superfície a cobertura necessária para unir as aplicações do agregado, com relação a distribuidora de agregado. A segunda passada tem que ser feita de tal forma, que todas as juntas sejam cobertas, mas sem sobrepor a primeira aplicação por mais de 3 cm. 3) Operação dos caminhões

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A operação dos caminhões podem beneficiar ou prejudicar todo o trabalho. Basicamente, o trabalho principal dos caminhões é abastecer de agregados a distribuidora. Mas é muito mais que isso, os caminhões podem ajudar consideravelmente a compactação da nova camada. Os motoristas tem que tomar cuidado, para não danificar o recobrimento asfáltico com os caminhões. Quanto menor a velocidade dos caminhões, melhor será o trabalho. Cada manobra ou parada do caminhão, deve ser feita a mais lentamente possível. Qualquer movimento brusco sob uma camada de pavimento, moverá o agregado fora de seu lugar. Além do mais, os operadores devem fazer todo o possível para evitar dirigir pela junta longitudinal, quando regressarem do carregamento de distribuidora de agregado. 4) Compactação com os rolos Assim como os caminhões, os rolos não se posicionam alinhados. No mínimo devem haver dois rolos de pneu de 11 rodas e se possível com raspadores de pneus. Os operadores devem estabelecer o procedimento de compactação, de forma a não interferir na entrada e saída dos caminhões da área de trabalho e para compactar cada superfície quatro vezes por rolo. Também é importante que o rolo se mova lentamente, para evitar remover o agregado. Todas as paradas e manobras devem ser f eitas gradualmente. 5) Abertura do pavimento ao tráfego Deve-se permitir ao tráfego passar pelo recobrimento como ajuda extra para compactar a superfície. Mas existem algumas coisas importantes que devem estar presentes: Os homens não devem permitir que um veículo alcance outro que já passou pela zona de trabalho, os homens devem ter cuidado de não colocarem-se a declive para os veículos não danificarem a superfície ao parar ou arrancar A responsabilidade principal do veículo guia, é reduzir o trânsito a uma velocidade que não exceda a 30 Km/h. Ele tem que passar por um lado da faixa e depois pela outra, desta maneira o recobrimento é compactado de forma mais uniforme, evitando que o asfalto líquido transpire em direção à superfície antes que endureça. Estes veículos guias têm que continuar guiando o tráfego na estrada, até permitir a cura do asfalto. •

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6) Limpeza do pavimento Quando o asfalto estiver curado e o pavimento esfriado, preferivelmente na manhã seguinte, a superfície deverá ser ligeiramente varrida para remoção do excesso de agregado. Mas não se deve remover as placas de advertência de velocidade até que haja agregado solto.

Apostila Estradas II

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