ARIANY CARDOSO PEREIRA CAMILA SILVA KLOSTER JOÃO LUIZ DA SILVA SOBRINHO LUIS FELIPE ISOTON NOVELLI TAMIRIS LUIZA SOARES LANINI
PROJETO EXECUTIVO DO SUB-TRECHO ENTRE O ENTRONCAMENTO DA BR-163 E BR - 230 ATÉ A ESTACA 445
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT SINOP - MT JUNHO – 2015
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ARIANY CARDOSO PEREIRA CAMILA SILVA KLOSTER JOÃO LUIZ DA SILVA SOBRINHO LUIS FELIPE ISOTON NOVELLI TAMIRIS LUIZA SOARES LANINI
PROJETO EXECUTIVO DO SUB-TRECHO ENTRE O ENTRONCAMENTO DA BR-163 E BR - 230 ATÉ A ESTACA 445
“Projeto de avaliação de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Mato Grosso apresentado à Professora Ana Elza Dalla Rosa, como parte das exigências para obtenção da nota parcial para aprovação na disciplina de Estradas II”
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT SINOP - MT JUNHO - 2015
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ARIANY CARDOSO PEREIRA CAMILA SILVA KLOSTER JOÃO LUIZ DA SILVA SOBRINHO LUIS FELIPE ISOTON NOVELLI TAMIRIS LUIZA SOARES LANINI
PROJETO EXECUTIVO DO SUB-TRECHO ENTRE O ENTRONCAMENTO DA BR-163 E BR - 230 ATÉ A ESTACA 445
“Projeto de avaliação de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Mato Grosso apresentado à Professora Ana Elza Dalla Rosa, como parte das exigências para obtenção da nota parcial para aprovação na disciplina de Estradas II”
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT SINOP - MT JUNHO - 2015
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Sumário RESUMO............................................................................................................ 4 LISTA DE FIGURAS .......................................................................................... 5 LISTA DE TABELAS .......................................................................................... 6 LISTA DE EQUAÇÃO ........................................................................................ 7 LISTA DE ABREVIATURAS ............................................................................... 8 1 CONCEITOS INICIAIS .................................................................................. 10 1.1 PROJETO EXECUTIVO DE RODOVIAS.......................... ............. ......................... ...................... .......... 10 1.2 PROJETO PAVIMENTAÇÃO.......................... ............. .......................... ........................... .......................... .............. 10 1.2.1 Classificação dos pavimentos .......................... ............. ......................... .......................... ..................... ....... 11 2 OBJETIVO ..................................................................................................... 12 3 DADOS INICIAIS DE PROJETO ................................................................... 13 3.1 SOFTWARES UTILIZADOS ................................................................... 13 4 ESTUDOS GEOTÉCNICOS .......................................................................... 14 4.1 ESTUDO DO SUBLEITO ........................................................................ 14 4.2 ESTUDOS DE OCORRÊNCIAS DE MATERIAIS PARA PAVIMENTAÇÃO ...................................................................................................................... 14 4.2.1 Jazidas de Areia. .............................................................................. 15 4.2.2 Jazida de Granito. ............................................................................. 15 5. ESTUDO DE TRÁFEGO .............................................................................. 15 5.1 DETERMINAÇÃO DO NÚMERO “N” ...................................................... “N” ...................................................... 16 5.1.1 Fator de Carga - FC .......................................................................... 16 5.1.2 Fator de Eixo – Eixo – FE FE ............................................................................ 16 5.1.3 Fator Climático Regional......................... ............ .......................... .......................... .......................... ................ ... 17 5.1.4 Cálculo do Número de eixos equivalentes ........................... ............. .......................... .............. 17 6 PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO .................................................................. 20 6.1 MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO ......................... ............ .......................... .......................... ................ ... 21 6.2 SOLUÇÃO PARA AS CAMADAS DO PAVIMENTO .......................... ............. .................. ..... 21 6.2.1 Dimensionamento do pavimento ...................................................... 23 7 ORÇAMENTO ............................................................................................... 34 7.1 CRITÉRIOS ADOTADOS ....................................................................... 34 7.1.1 Metodologia ...................................................................................... 34 7.1.2. Data-base ........................................................................................ 35 7.1.3 Referência de Custo ......................................................................... 35 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 37 ANEXOS ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ................ ... 38
4 RESUMO Este projeto tem como objetivo a elaboração do projeto executivo de uma rodovia no estado do Pará, através de estudos de tráfego e geotécnicos, visto que já se possui o projeto geométrico do trecho. Partiu-se, então, para o desenvolvimento do projeto de pavimentação de 113.000 metros, trecho entre o entroncamento da BR 163 e BR 230 e o município de Rurópolis - PA, da estaca 0 a 445. As estacas foram espaçadas de 20 em 20 metros. O projeto será constituído do detalhamento dos elementos projetados através de plantas com os projetos mencionados, assim como uma descrição dos materiais utilizados, seguido de um cronograma físico – financeiro. – financeiro.
PALAVRAS CHAVE: projeto executivo; pavimentação; estudos de tráfego.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa de localização ........................................................................ 13 Figura 2 - Ábaco de dimensionamento.......................... ............ .......................... ......................... ....................... .......... 31 Figura 3 - Screenshot da página do DNIT referente à valores de serviços para pavimentação ................................................................................................... 35
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LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Fator de equivalência de operações ............................................... 16 Tabela 2- Cálculo da projeção do tráfego ........................................................ 19 Tabela 3 - Determinação do número de eixos para cálculo do número N ........ 19 Tabela 4 - Cálculo do Fator de carga e do Fator de eixo ................. ................ 20 Tabela 5 - Dados do subleito............................................................................ 24 Tabela 6 - Relação entre IG e IS IG ................................................................... 26 Tabela 7 - Substituição do material de subleito - Estacas ................................ 27 Tabela 8 - Coeficientes de Equivalência Estrutural .......................................... 28 Tabela 9 - Espessura do revestimento ............................................................. 29 Tabela 10 - Corte transversal esquemático e reconhecimento das variáveis .. 30 Tabela 11 - Pavimento flexível - Espessuras das camadas em todos os trechos. ......................................................................................................................... 33 Tabela 12 - Continuação .................................................................................. 34
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LISTA DE EQUAÇÃO Equação 1 ....................................................................................................... 16 Equação 2 ....................................................................................................... 17 Equação 3 ....................................................................................................... 17 Equação 4 ....................................................................................................... 18 Equação 5 ....................................................................................................... 18 Equação 6 ....................................................................................................... 18 Equação 7 ....................................................................................................... 18 Equação 8 ....................................................................................................... 20 Equação 9 ....................................................................................................... 24 Equação 10 ..................................................................................................... 25 Equação 11 ..................................................................................................... 29 Equação 12 ..................................................................................................... 29 Equação 13 ..................................................................................................... 29
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LISTA DE ABREVIATURAS A
Área da Bacia
AASHTO
American Association Of State Highway And Transportation
Officials ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANEEL
Agência Nacional de Energia Elétrica
C
Coeficiente Adimensional de Deflúvio ou Escoamento Superficial
CBUQ
Concreto Betuminoso Usinado a Quente
DEVOP
Departamento de Viação e Obras Públicas
DNER
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT
Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes
f
Coeficiente e Atrito
Fa
Força de Atrito
FC
Fator de Carga
Fc
Força Centrípeta
FE
Fator de Eixo
FR
Fator Regional Climático
Ft
Força Tangencial
FZ
Fator de Correção Sazonal de Tráfego
g
Aceleração da Gravidade
I
Intensidade de Precipitação sobre toda a Área Drenada
IBGE
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
L
Comprimento do Talvegue
L
Comprimento do Talvegue
m
Massa
P
Altura de Chuva para o Tempo de Concentração
P
Altura de Chuva para o Tempo de Concentração
PC
Ponto de Curva
PCV
Ponto de Curva Vertical
PI
Ponto de Interseção
PIV
Ponto de Interseção Vertical
PT
Ponto de Tangente
PTV
Ponto de Tangente Vertical
9 Qp
Descarga do Projeto ou Pico de Vazão
R
Raio da Curvatura
S
Declividade Média Ponderada do Talvegue
Tc
Tempo de Concentração
v
Velocidade
Vph
Veículos por hora
Ψ
Coeficiente de Retardo Adimensional
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1 CONCEITOS INICIAIS 1.1 PROJETO EXECUTIVO DE RODOVIAS O projeto executivo é o projeto de engenharia em sua versão final que visa, além de permitir a perfeita execução da obra, possibilitar a sua visualização, o acompanhamento de sua elaboração, seu exame e sua aceitação e o acompanhamento da obra. Se trata do resultado composto por três etapas que se caracterizam pelo crescente grau de precisão - “Estudos Preliminares”, “Anteprojeto” e “ Projeto Executivo”. As duas primeiras objetivam levantamentos e definição de alternativas a serem apresentados no projeto. O projeto executivo compreende o detalhamento do anteprojeto e perfeita representação da obra a ser executada, devendo definir todos os serviços a serem realizados devidamente vinculados às especificações gerais, complementares ou particulares. Na fase do anteprojeto são desenvolvidos, ordinariamente os seguintes estudos: estudos de tráfego, estudos geológicos, estudos topográficos, estudos hidrológicos e estudos geotécnicos. No item a seguir será feita a abordagem do projeto de pavimentação que está na alçada desse trabalho. 1.2 PROJETO PAVIMENTAÇÃO No caso de rodovias, pavimento é a superestrutura, constituído por um sistema de camadas de espessuras finas, assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito - a infraestrutura ou terreno de fundação, a qual é designada de subleito. O subleito, limitado assim superiormente pelo pavimento, deve ser estudado e considerado até a profundidade onde atua, de forma significativa as cargas impostas pelo tráfego. Em termos práticos, tal profundidade deve situar-se numa faixa de 0,60 m à 1,50 m. O pavimento por injunções de ordem técnico-econômicas é uma estrutura de camadas em que materiais de diferentes resistências e deformabilidades que ao serem colocadas em contato resultam num elevado grau de complexibilidade no que diz respeito ao cálculo de tensões e deformações.
11 1.2.1 Classificação dos pavimentos De uma forma geral, os pavimentos são classificados em rígidos e flexíveis. - Pavimento flexível – é uma estrutura constituída de uma ou mais camadas de espessura finita, assente sobre um semi-espaço infinito, cujo revestimento é do tipo betuminoso. Em um pavimento flexível, o dimensionamento é comandado pela resistência do subleito, e, num pavimento rígido pela resistência do próprio pavimento; não sendo assim, permanecem as expressões vagas, como semi-rígido e semiflexível. Contudo, quanto uma das camadas subjacentes ao revestimento betuminoso for cimentada, diz-se que o pavimento é semi-rígido. - Pavimento rígido – é o formado predominantemente por camadas que trabalham sensivelmente à tração. Exemplo típico são os pavimentos de concreto e de cimento.
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2 OBJETIVO Este projeto tem como objetivo primordial a aplicação de conceitos teóricos adquiridos no desenvolvimento de uma gama de etapas que envolvem a elaboração de um projeto executivo de pavimentação de uma rodovia. A estrada de rodagem detalhada pelo projeto geométrico disponível tem comprimento de 113.000 metros, apresentando em sua constituição pavimento flexível. Elaborou-se o projeto de um trecho partindo do entroncamento entre a BR 230 e BR 163 proporcionando acesso pavimentado até a cidade de Rurópolis no Pará, tendo como origem a rodovia federal longitudinal BR 163.
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3 DADOS INICIAIS DE PROJETO Elementos necessários ao estudo de implantação do projeto de pavimentação de uma rodovia foram obtidos previamente. Essas informações foram utilizadas para a elaboração deste projeto. São elas: - Projeto Geométrico ; - Estudos topográficos; - Dados do tráfego;
Figura 1 - Mapa de localização
Fonte: Acervo púbico.
3.1 SOFTWARES UTILIZADOS AutoDesk AutoCad – desenvolvimento do detalhamento das plantas nas diversas etapas; Google Earth – localizar e identificar as jazidas de materiais de pavimentação para ser extraído e utilizado na obra; Microsoft Excel – cálculo de dados de tráfego, capacidade de carga, planilhas de orçamento e cronograma físico – financeiro da obra.
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4 ESTUDOS GEOTÉCNICOS O desenvolvimento dos trabalhos referentes ao Estudo Geotécnico realizado no Trecho: Entroncamento BR 163 – BR 230, constaram de dados de estudos de campo, laboratório e de escritório, do subleito, de ocorrência de solos para pavimentação, estudo de areal e pedreira, analisando-se os seus aspectos qualitativos e quantitativos visando o aproveitamento possível de cada um. 4.1 ESTUDO DO SUBLEITO O estudo do subleito de estradas de rodagem com terraplenagem concluída tem como objetivo o reconhecimento dos solos visando à caracterização das diversas camadas e o posterior traçado dos perfis dos solos para efeito do projeto de pavimento. O reconhecimento dos solos do subleito foi feito com base nos dados previamente fornecidos e através de cálculos efetuados posteriormente determinou-se a capacidade de suporte deste. 4.2 ESTUDOS DE OCORRÊNCIAS DE MATERIAIS PARA PAVIMENTAÇÃO O estudo de ocorrências de materiais para Pavimentação tem como objetivo o reconhecimento e a caracterização dos materiais de jazidas como fonte de matéria prima para utilização na construção das diversas camadas de Reforço do Subleito, Sub-base, Base e Revestimento, de acordo com o projeto do pavimento. Estes estudos tiveram a finalidade de localizar, quantificar e conhecer a qualidade dos materiais disponíveis na região, objetivando seu emprego na pavimentação. Segundo o Manual de pavimentação do DNIT, os materiais que são utilizados no pavimento são classificados da seguinte maneira:
Materiais para reforço do subleito: os que apresentam C.B.R. maior que o do subleito e expansão ≤ 1%;
15
Materiais para sub-base: os que apresentam C.B.R. ≥ 20%, I.G. = 0 e expansão ≤ 1%;
Material para base: os que apresentam C.B.R. ≥ 80% e expansão
≤ 0,5%. Limite de liquidez ≤ 25% e Índice de plasticidade ≤ 6%; Uma vez verificada a possibilidade de aproveitamento técnicoeconômico de uma ocorrência de acordo com a prospecção preliminar, será, então, feito o estudo definitivo da mesma e sua cubagem. 4.2.1 Jazidas de Areia. Dados da jazida no Anexo II. - Material – Areia; - Proprietário – Ervick Cleon Gomes Lima; - Área (ha) – 9,98 - Processo - 850245/2015 - Distancia – 35 km - Uso – Construção Civil 4.2.2 Jazida de Granito. Dados da jazida no Anexo III. - Material – Granito; - Proprietário – Pedra Preta Agregados Mineração Ltda.; - Área (ha) – 48,27 - Processo - 850180/2015 - Distancia – 28 Km - Uso – Brita
5. ESTUDO DE TRÁFEGO O estudo do Tráfego objetiva conhecer os fluxos de tráfego ao longo do horizonte de projeto para fins de análise da capacidade do trecho de interesse e determinação do número “N” (operações de eixos padrão).
16 5.1 DETERMINAÇÃO DO NÚMERO “N” 5.1.1 Fator de Carga - FC Número que multiplicado pelo número de eixos dá o número equivalente de eixos padrão, isto é, é o número que relaciona o efeito de passagem de qualquer tipo de veículo com um de eixo padrão (8,2 tf). O fator de equivalência que será utilizado é fornecido de acordo com a carga do eixo, conforme mostrado na tabela abaixo. Tabela 1 - Fator de equivalência de operações
Fonte: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
= ∑ 100 P j – Porcentagem de veículos; FC j – Fator de equivalência da categoria de veículo;
5.1.2 Fator de Eixo – FE
Equação 1
17 É o número que quando multiplicado pela quantidade de veículos, nos fornece o números de eixos correspondentes.
1 + 2 + 3 + ⋯ Equação 2 = 100 100 100 p1 – porcentagem de veículos com um eixo (carros de passeio); p2 – porcentagem de veículos com dois eixos p3 – porcentagem de veículos com três eixos 5.1.3 Fator Climático Regional Para levar em conta as variações de umidades dos materiais do pavimento durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos materiais), o número equivalente de operações do eixo-padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.). Parece mais apropriado a adoção de um coeficiente, quando se toma, para projeto, um valor de C.B.R. compreendido entre o que se obtém antes e o de equilíbrio. Porém devido à falta de estudos e a pequena variação que existe no clima da região considerada, adota-se o valor igual a um para o fator climático. 5.1.4 Cálculo do Número de eixos equivalentes O cálculo do número “N” (operações de eixos padrão) foi elaborado a partir da contagem de tráfego e projeções feitas de acordo com o tráfego contado. Todo projeto de um pavimento é feito para um período de tempo. Para o projeto em questão temos que o período (P) a ser projetado será de 20 anos e o crescimento será linear. Para determinar o volume inicial de veículos (V 0), no início do período terminado, utilizamos a equação abaixo.
= 100
Equação 3
18
TMD – tráfego médio diário, que será de 1066 conforme fornecido pela tabela 3; D – porcentagem de tráfego no sentido dominante; Volume médio é calculado pela equação que necessita do volume inicial e do volume final estimado no final do período de projeto
= +2 )] = [1 + (100 VP = V x [1 + (p100x t)]
Equação 4
Equação 5
Equação 6
p – número de anos necessário para a execução do projeto; t – taxa de crescimento linear do projeto, em porcentagem, que neste projeto será de 10%; V1 – volume de tráfego no primeiro ano do início do período do projeto; Vp – volume de tráfego no último ano do período de projeto; O volume de tráfego no sentido mais solicitado, o tráfego que realmente irá solicitar o pavimento, para o período de projeto é calculado de acordo com a seguinte equação:
= 365 p – período de projeto; Vm – volume médio diário;
Equação 7
19 Tabela 2- Cálculo da projeção do tráfego
V0
V1
Vp
Vm
Vt
533
1599
4797
3198
23345400
Fonte: Camila Silva Kloster, 2015. Tabela 3 - Determinação do número de eixos para cálculo do número N
TRÁFEGO PARA PROJETO DE 20 ANOS
Faixa da carga
<5 5a6 6a7 7a8 8a9 9 a 10 10 a 11 11 a 12 12 a 13 TOTAL <5 5a6 6a7 7a8 TOTAL
CARROS=
859
CAMINHÕES 2 EIXOS=
150
CAMINHÕES 3 EIXOS OU MAIS=
57
Eixos por 1000 veículos
Nº de Eixos
Eixos por 1000 veículos
Nº de Eixos
Eixos por 1000 veículos
Nº de Eixos
20700 10500 6750 5700 3000 1800 1350 450 300 50550
30 14 10 5 2 3 1
1710 798 570 285 114 171 57
6750 5700 3000
12 9 3 2
684 513 171 114 1482
3 2
171 114 285
675 192 178 90 54 32
579825 164928 152902 77310 46386 27488
SIMPLES 138 70 45 38 20 12 9 3 2
1048839
Duplo 45 38 20
3705
15450
Triplo <5 5a6 TOTAL
Fonte: Ana Elza Dalla Rosa, modificado por Camila Silva Kloster, 2015.
20 Tabela 4 - Cálculo do Fator de carga e do Fator de eixo
Faixa da carga
Soma dos eixos
<5 602235 5 a 6 176226 6 a 7 160222 7a8 83295 8a9 49500 9 a 10 29459 10 a 11 1407 11 a 12 450 12 a 13 300 <5 5a6 6a7 7a8
7434 6213 3171 114
<5 171 5a6 114 TOTAL 1120311
Fator de Equivalencia Valor % equivalencia de operação
Percentual Percentual Percentual de um de dois de três eixo eixos eixos
SIMPLES 1,573 2,860 3,717 4,418 5,259 0,377 0,241 0,241 DUPLO 0,055 0,057 0,005 TRIPLO 0,001 0,188
0,1 0,2 0,5 1 2 3 6 9
53,756 15,730 14,302 7,435 4,418 2,630 0,126 0,040 0,027
93,62
0,1 0,2 0,5
0,664 0,555 0,283 0,010
0,1
0,015 0,010 FC Fonte: Camila Silva Kloster, 2015.
5,891
0,488
Conhecido “Vt”, “FC”, “FE” calcula-se o equivalente de operações do eixo padrão no período de projeto, “N”, utilizando a equação 8, com o valor de N é possível dimensionar o pavimento.
= = 23345400 1,069 0,188 1 = 4,69 x 10 6 PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO
Equação 8
FE
1,069
21 O Projeto de Pavimentação tem como objetivo determinar a constituição das diversas camadas do pavimento e definir o tipo de solução para o revestimento superficial. Os resultados dos estudos Geológicos, Geotécnicos, a topografia do terreno e os elementos de tráfego constituíram a base para a relação dos materiais a empregar e para o dimensionamento do pavimento. 6.1 MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO Foi empregado no dimensionamento das espessuras das camadas do pavimento, o Método de Projetos de Pavimentos Flexíveis adotado pelo DNER. O pavimento foi projetado para um período de 10 anos, em função do Índice de Suporte de Subleito, da classificação do subleito, e do número Equivalente de Operações do Eixo Padrão (Número “N”). 6.2 SOLUÇÃO PARA AS CAMADAS DO PAVIMENTO A solução para as diversas camadas do pavimento, que estruturam o pavimento foi determinada de acordo com o valor do número ‘N’. A) REVESTIMENTO
SOLUÇÃO: Para o presente projeto será utilizado revestimento de Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) e a imprimação da base será executada com CM-30, sendo a solução mais viável técnicoeconomicamente.
A.1) Norma para CBUQ Segundo a Norma DNIT Pavimentos flexíveis - Concreto asfáltico Especificação de serviço: Definição
Concreto
Asfáltico:
Mistura executada a quente, em usina
apropriada, com características específicas, composta de agregado graduado, material de enchimento (fíler) se necessário e cimento asfáltico, espalhada e compactada a quente.
22 Material
Os materiais constituintes do concreto asfáltico são agregado graúdo, agregado miúdo, material de enchimento fíler e ligante asfáltico, os quais devem satisfazer às Normas pertinentes, e às Especificações aprovadas pelo DNIT. A.2) Norma para Imprimação Segundo a Norma DNIT Pavimentos flexíveis – Imprimação Especificação de serviço: Definição
Imprimação consiste na aplicação de camada de material betuminoso sobre a superfície da base concluída, antes da execução de um revestimento betuminoso qualquer, objetivando conferir coesão superficial, impermeabilizar e permitir condições de aderência entre esta e o revestimento a ser executado. Material
Os ligantes betuminosos empregados na imprimação poderão ser os asfaltos diluídos CM- 30 e CM-70. 5.1.2 A escolha do ligante betuminoso adequado será feita em função da textura do material da base. B) BASE
SOLUÇÃO: Para o presente projeto será adotada a Base de Brita Graduada, conforme justificado no item Estudos Geotécnicos e sua execução deverá atender as especificações do DNER.
B.1) Norma para Base de Brita Graduada Segundo a Norma DNIT Pavimentação – Sub-base ou base de brita graduada simples - Especificação de serviço: Definição
o
Base: Camada de pavimentação destinada a resistir aos esforços
verticais oriundos dos veículos, distribuindo-os adequadamente à
23 camada subjacente, executada sobre a sub-base, subleito ou reforço do subleito. o
Brita Graduada Simples: Mistura em usina, de produtos de
britagem de rocha sã que, nas proporções adequadas, resulta no enquadramento em uma faixa granulométrica contínua que, corretamente compactada, resulta em um produto final com propriedades adequadas de estabilidade e durabilidade. C) SUB-BASE
SOLUÇÃO: Para o presente projeto será adotada a Sub-base de Solo Estabilizada Granulometricamente sem Mistura e o material granular será oriundo da ocorrência, conforme indicação do item Estudos Geotécnicos, e sua execução atenderá as especificações do DNER.
C.1) Norma para Base de Brita Graduada Segundo a Norma DNIT Pavimentação – Sub-base ou base de brita graduada simples - Especificação de serviço: Definição
Sub-base: Camada de pavimentação, complementar à base e com as
mesmas funções desta executada sobre o subleito ou reforço do subleito. 6.2.1 Dimensionamento do pavimento A) MÉTODO DOS PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Determinadas às solicitações a que será submetido o Projeto e selecionadas as jazidas ante a definição de sua composição, procedeu-se ao dimensionamento do mesmo. O presente memorial apresentará o dimensionamento para o caso da Estaca zero (furo um). Os trechos correspondentes às demais Estacas foram dimensionados segundo o método apresentado para a Estaca inicial. A.1) Tráfego: N = 4,69 X 10 6
24
A.2) Capacidade de Suporte do Subleito: Para avaliar a capacidade de suporte do subleito e dos materiais que irão compor as camadas do pavimento, utilizou-se o ensaio CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) em amostras deformadas ou moldadas em laboratório, nas condições de serviço e submetidas à imersão por quatro dias. Entretanto, com o intuito de majorar a segurança em relação à capacidade de suporte, utilizou-se ainda o Índice de Suporte (I.S.) - um CBR corrigido em função do Índice de Grupo (IG) - conforme expressão a seguir:
= 2+
Equação 9
Onde: ISCBR = índice de suporte numericamente igual ao Índice de Suporte Califórnia (CBR – obtido em ensaio e dado em %) ISIG = índice de suporte derivado do índice de grupo, correspondendo praticamente a uma inversão de escala, fazendo com que solos de boa qualidade tenham os maiores valores de IS IG. Contudo, o valor de ISIG só pode ser obtido após o cálculo do Índice de Grupo do Solo (IG) – número inteiro que fornece subsídio para o dimensionamento de pavimentos – realizado a partir dos dados dos ensaios de granulometria. Para o caso da Estaca zero (furo um), os valores fornecidos pelos ensaios granulométricos estão apresentados a seguir: Tabela 5 - Dados do subleito
Granulometria (% passando)
Peso Esp.
Esta F ca
ur 1" o
3/8 N.º N.º "
4
10
N.º
N.º
40
200
LL
LP
IP
(%)
(%)
(%)
IG
Seco Máxim o (g/cm³)
0
1
89,60
26,00
31,30 23,40
7,80
-
Fonte: Ana Elza Dalla Rosa, 2015.
1569
Umi dade Ótim a
Ex I.S.C pan . (%) são (%)
(%) 21,60
7,70
0,18
HRB
25 O Índice de Grupo então é calculado através da seguinte expressão:
= 0,2 × + 0,005 × × + 0,01 × ×
Onde:
Equação 10
= − 3 5;
>75, adota-se 75; Para <35, adota-se 35; = − 1 5; Para >55, adota-se 55; Para <15, adota-se 15; =−40; Para >60, adota-se 60; Para <40, adota-se 40; =−10; Para >30, adota-se 30; Para <10, adota-se 10. Para
Observações:
P é o valor da porcentagem que passa na peneira #200; IP é o valor obtido da subtração do Limite de Liquidez (LL) e o Limite de Plasticidade (LP).
Deste modo, para a Estaca zero (furo um):
=31,30−23,40 =, =35−35; = =15−15; = =40−40; = =10−10;
26
= = 0,2 × 0 + 0,005 × 0 × 0 + 0,01 × 0 × 0 = Os valores de IS IG podem ser obtidos através da tabela 6, apresentada seguir: Tabela 6 - Relação entre IG e ISIG
Fonte: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
Para a Estaca zero, conforme a equação 9:
= = 7,702+ 20 = , ≈ Entretanto, é imposta a condição de que o Índice de Suporte seja, no máximo, igual ao valor de CBR obtido em campo, e, deste modo:
=
27 De acordo com a análise dos solos existentes no subleito no decorrer do trecho a ser pavimentado, alguns resultados não atenderam as especificações. Sendo assim, por se tratar de uma região isolada no estado do Pará, a recuperação do subleito comprometido será realizada através da utilização do material de subleito presente nos trechos próximos nos quais o material existente atendeu a todas as especificações impostas pelo DNIT. Os trechos em que o subleito com características comprometidas foi recuperado estão listados na tabela seguinte: Tabela 7 - Substituição do material de subleito - Estacas
Esta ca
IS IS
(susbt.)
0
8
-
5
8
10
IS
Esta ca
(susbt. IS
)
90
9
-
-
95
8
10
-
100
15
10
-
20
6
25
IS
Esta ca
(susbt. IS
)
180
15
-
-
185
8
11
-
190
105
8
-
-
110
1
8
-
115
30
4
8
35
8
40
IS
Esta ca
(susbt. IS
)
270
12
-
-
275
9
8
-
280
195
9
-
9
200
6
9
-
205
120
1
9
-
125
4
3
8
130
45
4
13
50
13
55
IS
Est aca
(susbt. IS
)
360
6
-
-
365
9
-
8
-
370 13
-
285
9
-
375 11
-
-
290
8
-
380 10
-
9
-
295
9
-
385 11
-
210
5
9
300
11
-
390 12
-
9
215
8
-
305
9
-
395 11
-
6
-
220
6
-
310
11
-
400 10
-
135
4
10
225
7
-
315
8
-
405 12
-
-
140
10
-
230
10
-
320
12
-
410
6
-
11
-
145
5
10
235
7
-
325
9
-
415
9
-
60
3
11
150
0
10
240
8
-
330
9
-
420 10
-
65
8
-
155
4
11
245
8
-
335
10
-
425 10
-
70
9
-
160
11
-
250
9
-
340
8
-
430
2
10
75
10
-
165
5
11
255
7
-
345
10
-
435
9
-
80
1
10
170
6
-
260
7
-
350
10
-
440
4
9
85
7
-
175
6
-
265
8
-
355
9
-
445
6
-
Fonte: Tamiris Luiza Soares Lanini, 2015.
28 A.3) Coeficiente de Equivalência Estrutural para as diversas camadas: Os valores dos coeficientes de equivalência estrutural variam de acordo com o tipo de material construtivo utilizado no pavimento. Sendo assim, cada camada possui um coeficiente de equivalência estrutural (k), e este relaciona a espessura que a camada deve possuir de material padrão, com a espessura equivalente do material que realmente irá compor a camada. Como fora citado anteriormente, o revestimento será do tipo CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente), a base será tipo BGS (Brita Graduada Simples), sub-base de Solo Brita e reforço do subleito Solo Estabilizado com areia. Os valores de k para tais camadas estão listado na tabela seguinte: Tabela 8 - Coeficientes de Equivalência Estrutural
Fonte: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
Sendo assim, os valores de k adotados serão:
=, =, =, ç =,
29 De posse dos valores dos coeficientes de equivalência das camadas do pavimento em estudo, é possível realizar o dimensionamento das espessuras equivalentes a cada camada. A.4) Dimensionamento das Espessuras: A primeira espessura a ser considerada no dimensionamento do pavimento flexível segundo o Método do DNIT é o revestimento, sendo este determinado de acordo com o número N e material a ser utilizado, conforme a tabela seguinte: Tabela 9 - Espessura do revestimento
*dados referentes à ao concreto betuminoso, cujo coeficiente k = 2. Fonte: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
O número N (calculado anteriormente) possui o valor de
4,69×10, e,
portanto, a espessura do revestimento será igual a:
= , Posteriormente, o Método do DNIT prevê um sistema de inequações no qual o resultado final será a espessura das camadas que constituirão o pavimento. Este sistema leva em consideração o valor do CBR dos materiais e respectivas camadas a serem utilizadas para construção do mesmo, sendo:
× + × ≥
Equação 11
× + × + × ℎ ≥
Equação 12
× + × + × ℎ + × ℎ ≥
Equação 13
Onde: KR: coeficiente de equivalência estrutural do revestimento;
30 R: espessura do revestimento; KB: coeficiente de equivalência estrutural da base; B: espessura da base; H20: espessura de pavimento sobre a sub-base; Ks: coeficiente de equivalência estrutural da sub-base; h20: espessura da sub-base; Hn: espessura do pavimento sobre a camada com IS = n; Kref : coeficiente de equivalência estrutural do reforço de subleito; hn: espessura do reforço do subleito; Hm: espessura total do pavimento necessária para proteger um material com CBR ou IS iguais a m;
Tabela 10 - Corte transversal esquemático e reconhecimento das variáveis
Fonte: Acervo público.
Os valores correspondentes a H 20, Hn e Hm são obtidos no ábaco normatizado que relaciona o número N com o valor do CBR, listado a seguir:
31 Figura 2 - Ábaco de dimensionamento
Fonte: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
Para a Estaca zero (furo um): Sub-base – CBR 31,35 %;
= Reforço do Subleito – CBR 26,00%;
= Subleito – CBR 8,00 %;
= Deste modo, é possível resolver o sistema de inequações e encontrar o valor das espessuras das camadas que compõe o pavimento em estudo:
Espessura da Base de Brita Graduada Simples (BGS):
32
2,00×7,5+1,0×≥26 ≥ O valor da espessura da base deve ser maior ou igual a 11 cm. Para o presente estudo, a camada de base a ser adotada terá espessura de 15 cm devido a critérios de execução.
=
Espessura da sub-base de Solo Brita:
2,00×7,5+1,0×15+0,77×ℎ ≥ 26 ≥ Diante dos cálculos realizados que consideram todas as especificações do Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis segundo DNIT, não será necessário utilizar camada de sub-base no trecho a ser pavimentado. Assim, a camada de base será executada logo acima da camada do reforço do subleito.
=
Espessura do Reforço do Subleito de Solo Estabilizado Mecanicamente com Areia:
2,00×7,5+1,00×15+0,77×0,00+0,71×ℎ ≥ 48 ℎ ≥ 25 Para este trecho, o valor da espessura do reforço do subleito a ser adotado é:
=
Resultados Obtidos – Estaca zero (furo um): Espessura do Revestimento: 7,50 cm; Espessura da Base: 15 cm; Espessura do Reforço do Subleito: 25 cm; O mesmo procedimento de cálculo foi realizado para os demais trechos
constituintes do pavimento. Entretanto, de posse dos dados finais do
33 dimensionamento, foi feita uma análise em busca de facilitar a execução do pavimento em campo. Deste modo, trechos que continham espessuras com valores próximos foram padronizados de acordo com o trecho que continha a pior condição do subleito (baixa capacidade de suporte) e as maiores espessuras das camadas acima deste. As espessuras de cada camada em todas as estacas estão listadas na tabela seguinte: Tabela 11 - Pavimento flexível - Espessuras das camadas em todos os trechos.
Estaca Revest. Base Reforço Estaca Revest. Base Reforço 7,5 cm 15 cm 25 25 0 115 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 5 120 7,5 cm 15 cm 10 125 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 15 130 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 38 7,5 cm 15 cm 38 17 20 135 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 17 25 140 7,5 cm 15 cm 30 145 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 17 35 150 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 17 7,5 cm 15 cm 25 17 40 155 7,5 cm 15 cm 45 160 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 14 17 50 165 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 14 17 7,5 cm 15 cm 14 38 55 170 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 14 38 60 175 7,5 cm 15 cm 65 180 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 70 185 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 7,5 cm 15 cm 25 25 75 190 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 80 195 7,5 cm 15 cm 85 200 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 32 38 90 205 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 7,5 cm 15 cm 25 25 95 210 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 25 100 215 7,5 cm 15 cm 105 220 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 38 110 225 7,5 cm 15 cm 7,5 cm 15 cm 25 38 Fonte: Tamiris Luiza Soares Lanini, 2015.
34 Tabela 12 - Continuação
Estaca 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340
Revest. 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm 7,5 cm
Base Reforço Estaca Revest. Base Reforço 345 7,5 cm 15 cm 15 cm 38 25 15 cm 38 25 350 7,5 cm 15 cm 355 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 25 360 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 38 365 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 15 cm 32 21 370 7,5 cm 15 cm 375 7,5 cm 15 cm 15 cm 32 21 380 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 385 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 15 cm 25 21 390 7,5 cm 15 cm 395 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 15 cm 25 21 400 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 405 7,5 cm 15 cm 410 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 38 415 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 15 cm 25 21 420 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 425 7,5 cm 15 cm 430 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 435 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 21 15 cm 25 21 440 7,5 cm 15 cm 445 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 38 15 cm 25 7,5 cm 15 cm 15 cm 25 7,5 cm 15 cm Fonte: Tamiris Luiza Soares Lanini,2015.
7 ORÇAMENTO As planilhas orçamentárias juntamente com as suas respectivas descrições dos serviços estão contidas nos Anexo VI 7.1 CRITÉRIOS ADOTADOS 7.1.1 Metodologia A metodologia adotada é a constante do Manual de Custos Rodoviários –Volume 1 –Metodologia e Conceitos do DNIT, editado em 2003 e aprovado pela Diretoria executiva do DNIT em 16 de dezembro de 2003 e do disposto na Instrução de Serviço IS DG/DNIT nº 15/2006, publicada por meio do Boletim Administrativo nº 51 de 18 a 22 de dezembro de 2006.
35 As composições de preços unitários do orçamento foram montadas com base nos referidos instrumentos normativos. 7.1.2. Data-base O orçamento foi concebido tomando-se como base o mês de maio de 2015, sendo a referência mais atualizada à época da concepção do orçamento conforme pode ser verificada na transcrição da página eletrônica do SICRO/DNIT, disposta a seguir:
Figura 3 - Screenshot da página do DNIT referente à valores de serviços para pavimentação
Fonte: DNIT. Valores de serviços para pavimentação. Disponível em: < http://www.dnit.gov.br/custos-e-pagamentos/sicro/norte/para/2015/marco/para-marco-2015>. Data de acesso: 12 de junho de 2015.
7.1.3 Referência de Custo
36 Tem-se como referência principal os arquivos do Sistema de Custos Rodoviários - SICRO II, para a região o Pará, disponibilizados pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT em sua página eletrônica na Internet.
37
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Manual de pavimentação 2006. DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Pavimentos flexíveis – Imprimação Especificação de serviço. 2009. DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Pavimentação – Sub-base ou base de brita graduada simples Especificação de serviço. 2009. DNIT. Valores de serviços para pavimentação. Disponível em: < http://www.dnit.gov.br/custos-e-pagamentos/sicro/norte/para/2015/marco/paramarco-2015>. Data de acesso: 12 de junho de 2015. SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas e pavimentação: volume 1. 2.ed. São Paulo: PINI, 2007. 757 p.
38
ANEXOS
39
ANEXO I 1 PROJETO GEOTÉCNICO
40
41
42
ANEXO II 1 JAZIDA DE AREIA
43
44
ANEXO III 1 JAZIDA DE GRANITO
45
46
ANEXO IV 1 LOCALIZAÇÃO DAS JAZIDAS
47
ANEXO VI 1 ORÇAMENTO OBRA:
PROJETO EXECUTIVO DE PAVIMENTAÇÃO
DESCRIÇÃO DO SERVIÇO Reforço do subleito Regularização do subleito Sub-base solo estabilizado granul. s/ mistura Base de brita graduada Imprimação Pintura de ligação Conc. betuminoso usinado a quente - capa rolamento
QUANT. 29148 124600 0 18690 124600 124600 22428
UND m³ m² m³ m³ m² m² t
R$ UNID 12,30 0,87 12,30 78,36 0,29 0,20 72,69
TOTAL
R$ TOTAL 358.520,40 108.402,00 1.464.548,40 36.134,00 24.920,00 1.630.291,32 R$ 3.622.816,12
CÓD. 2 S 02 100 00 2 S 02 110 00 2 S 02 200 00 2 S 02 230 00 2 S 02 300 00 2 S 02 400 00 2 S 02 540 01
48
ANEXO VII 1 COMPOSIÇÃO DOS CUSTOS UNITÁRIOS 1.1 REFORÇO DO SUBLEITO
49 1.2 REGULARIZAÇÃO DO SUBLEITO
50 1.3 SUB-BASE SOLO ESTABILIZADO GRANUL. S/ MISTURA
51 1.4 BASE DE BRITA GRADUADA
52 1.5 IMPRIMAÇÃO
53 1.6 PINTURA DE LIGAÇÃO
54 1.7 CONCRETO USINADO A QUENTE (CBUQ)
