Projeto de Pavimentação

Projeto de Pavimentação

Projeto de Pavimentação

O que é pavimento?

Projeto de Pavimentação

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sAs cargas são transmitida pormeio das rodas pneumáticasdos veículos.

A área de contato entre ospneus e o pavimento tem aforma elíptica, e a distribuição(pela forma do pneu) éparabólica.

A pressão máxima é exercidano centro da área carregada.

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Para efeito de estudo da açãodas cargas, visandodimensionamento dopavimento, pode-se admitiruma carga aplicada gerandouma pressão de contatouniformemente distribuídanuma área de contatos circular.

A pressão de contato éaproximadamente igual apressão dos pneus, sendo adiferença desprezível paraefeito do dimensionamento.

As pressões calculadas sãoreferidas às cargas das rodas(carga de roda), muito emborageralmente se faça referência acargas por eixo

Sistemas de cargas

• Temos que:

• Q/2 = carga de roda do veículo;

• q = carga de contato

• r = raio da área circular de contato

• Q = 2.π.r².q

• r = [(Q/2) / π.q] ¹/²

• Para os eixos simples adota-se os raios das área de contato efetivas r2 = m. [(Q/2) / π.q] ¹/²

Distribuição dos esforços

EXERCÍCIO 1:

Qual a pressão aplicada no subleito de uma carga por eixo simples Q= 10,0tf, aplicada

segundo um círculo de raio de r=15cm, e um pavimento de espessura z=20cm e α=45° ?

Exercício 1

A pressão aplicada no subleito, nas condições impostas, é da ordem de um quinto da pressão de contatos no topo do pavimento.

Distribuição dos esforços

Como a pressão aplicada é reduzida com a profundidade, as camadas superiores estão submetidas a maiores pressões, exigindo na suas

construção materiais de superior qualidade.

Aplicações dos Pavimentos em Aeroportos

Aplicações dos Pavimentos em Aeroportos

Camadas

Camadas

Camadas

Sub-leitoÉ o terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento.

Deve ser considerado e estudado até as profundidades em que atuamsignificativamente as cargas impostas pelo tráfego (de 60cm a 1,50m deprofundidade).

Subleito

• O Ensaio CBR consiste na determinaçãoda relação entre a pressão necessáriapara produzir uma penetração de umpistão num corpo de prova de solo, e apressão necessária para produzir amesma penetração numa mistura padrãode brita estabilizadagranulometricamente.

Regularização do subleito

• É a operação destinada a conformar o leito, transversal elongitudinalmente. Poderá ou não existir, dependendo dascondições do leito.

Regularização do subleito

http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/normas/especificacao-de-servicos-es/dnit137_2010_es.pdf

Regularização do subleito

A Regularização deve dar à superfície as características geométricas do pavimento acabado.

Reforço do subleito

Reforço do subleito

http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/normas/especificacao-de-servicos-es/dnit138_2010_es.pdf

Sub-base

Camada complementar à base. Deve ser usada quando não foraconselhável executar a base diretamente sobre o leitoregularizado ou sobre o reforço, por circunstâncias técnico-econômicas.

Entre o subleito e a camada de

base. Material deve ter boa

capacidade de suporte. Previne o

bombeamento do solo do subleitopara a camada de base.

Base• Camada destinada a resistir os esforços verticais oriundos do

tráfego e distribui-los.

Abaixo do revestimento, fornecendo

suporte estrutural. Sua rigidez alivia

as tensões no revestimento e

distribui as tensões nas camadasinferiores.

Revestimento

É a camada tanto quanto possível impermeável que recebediretamente a ação do rolamento dos veículos e destinadaeconômica e simultaneamente:

- a melhorar as condições do rolamento quanto à comodidade esegurança;

- a resistir aos esforços horizontais que nele atuam, tornando maisdurável a superfície de rolamento.

Deve ser resistente ao desgaste.

É a camada mais nobre do pavimento.

Revestimento

Tipos de Pavimento

Tipos de Pavimento

Pavimento Rígido X Pavimento Flexível

Pavimentos Flexíveis• Sistema de camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-

se mais próximas da carga aplicada

Macadame betuminoso é uma camada depavimento realizada por intermédio deduas aplicações alternadas de ligantebetuminoso sobre agregados de tamanho equantidades especificadas; é espalhada,nivelada e comprimida na pista.

PAVIMENTOS RÍGIDOS • Seu dimensionamento é baseado nas propriedades resistentes de placas

de concreto de cimento portland, as quais são apoiadas em uma camadade transição, a sub-base.

Pavimentos Rígidos:

Placas de concreto de cimento Portland

Pavimentos Rígidos

Pavimentos Rígidos

Pavimentos Rígidos

PAVIMENTOS SEMI-RÍGIDOS (SEMI-FLEXÍVEIS)

Situação intermediária entre os pavimentos rígidos e flexíveis. É o caso das

misturas solo-cimento, solo-cal, solo-betume dentre outras, que apresentam razoável resistência à tração

Comparativo

Comparativo

Materiais na pavimentação

Materiais na pavimentação

Materiais

Materiais

BETUME • “Betume é uma mistura de hidrocarbonetos deconsistência sólida, líquida ou gasosa, de origem naturalou pirogênica, completamente solúvel em dissulfeto decarbono, frequentemente acompanhado de seusderivados nãometálicos” (ABNT NBR 7208).

BETUME

• Material pirogênico: Produzido pelo calor ou pela ação do fogo

• Dissulfeto de carbono: produto químico; líquido aquoso; sem coloração a amarelo; odor de ovo podre; afunda na água; inflamável; produz vapores irritantes; fórmula CS2 .

Histórico

•Torre de Babel: tijolos assentados com argamassa betuminosa;

•Ásia menor, onde há abundância de petróleo e seus derivados, os asfaltos foram usadosem argamassas muito antes da cal ou outros aglomerantes;

Histórico

Todas as civilizações posteriores usaram os betumes: egípcios, gregos,romanos etc.

•Na preparação de múmias os materiais de base asfáltica erampredominantes;

•Em 1802 as primeiras pavimentações com asfaltos naturais ocorreram naFrança, seguido posteriormente pelos Estados Unidos (1838) e pelaInglaterra (1869);

•Os asfaltos processados, provenientes do petróleo, começaram a serproduzidos e utilizados no início do século XX.

BETUME• São materiais de grande emprego na construção civil;

• Tipo: asfalto, alcatrões, óleos graxos;

• São de uso preponderante em pavimentações rodoviárias eimpermeabilizações;

• Usados também em pinturas, isolamentos elétricos e outros;

• É muito difícil ter 02 porções de betume absolutamente iguais devido avariação entre os hidrocarbonetos ou a sua proporção.

BETUME• Os materiais betuminosos são composições de betume com outras substâncias: argila, areia,

óleo, solventes, graxas, e outros;

• Aplicação na Construção Civil: asfalto, alcatrões, breus, piches. Feltros asfálticos, tintas,pastas vedantes, etc.

• Origem:

• natural: minas e jazidas;

• pirogênica: obtido pelo aquecimento do petróleo ou outros materiais orgânicos;

BETUMECaracterísticas:

•alta força adesiva;

•baixo ponto de fusão;

•hidrófugo: repele a água e não dissolve, tornando-se impermeável;

•é muito plástico, moldando-se até sob pequenas pressões;

•é mau condutor de calor, eletricidade e som;

•incendeia-se com facilidade e tem fumaça preta espessa;

BETUME

Características:

•inteiramente solúvel no dissulfeto de carbono;

•pode apresentar-se no estado sólido, líquido ou pastoso;

•não existe uma fórmula química exata para o betume;

•é acessível devido ao baixo custo por ser subproduto de outrosmateriais como gasolina, óleo e outros;

• São inócuos ou inertes, isto é, não reagem quimicamente com osagregados minerais que são utilizados como material deenchimento.

Materiais Betuminosos Básicos: ALCATRÕES

•Alcatrão bruto: material betuminoso resultante da condensação dematérias gasosas produzidas na destilação seca (aquecimento sem acesso dear seguido de condensação) de algumas substâncias orgânicas.

•Alcatrões por destilação seca são provenientes da hulha, madeira, turfa eoutros, com melhor qualidade e custo mais baixo.

* Turfa: carvão fóssil de formação mais recente;* Linhito: carvão de formação intermediária;* Hulha: carvão de formação mais antiga;* Antracito: carvão antigo menos volátil.

Materiais Betuminosos Básicos: ALCATRÕES

Materiais Betuminosos Básicos: ALCATRÕES

O alcatrão praticamente não é mais utilizado em pavimentação desde que se determinou o seu poder cancerígeno.

Além disso, apresenta pouca homogeneidade e baixa qualidade para ser utilizado como ligante em pavimentação.

Materiais Betuminosos Básicos: PICHE

O nome “Piche” é uma designação genérica para os resíduos finais da destilação de alcatrões e outras substâncias como o petróleo e resinas;

•Também pode ser obtido de asfalto impróprio para o refino;

•Composto por 11,0 a 17,0 % de betume com resíduo de argila, pedrisco e outros;

•É sólido nas temperaturas normais e funde desuniformemente deixando nódulos ou grãos;

•Vendido em três tipos: mole, semiduro e duro.

Materiais Betuminosos Básicos : BREU

• É o resíduo do refino dopiche, perdendo quase todo obetume. É um material sólidoà temperatura ambiente e demaior dureza que os outrosbetuminosos, mas com boaresistência a intempéries;

• No processo, a areia quaseplastifica transformando-separcialmente em vidro,resultando no BREU.

Materiais Betuminosos Básicos: ASFALTO

Pode ser encontrado na natureza (CAN), mas em geral provém do refino do petróleo (CAP).

Materiais Betuminosos Básicos: ASFALTO• É um material cimentício;

• Termoviscoplástico (Flexível);

• Impermeável à água (garantir ao pavimento vedação eficaz contrapenetração da água superficial);

• Pouco reativo;

• Aglutinador (proporciona uma íntima ligação entre agregados, capaz deresistir às forças mecânicas de desagregação produzidas pelo tráfego);

Materiais Betuminosos Básicos: ASFALTO

•Tem odor de óleo combustível;

•Não se dissolve na água sem uso de artifícios químicos;

•Origem: rochas asfálticas (sedimentares ou calcáreas com 10 a 30% de betume impregnado); asfaltos naturais (extraídos de lagos e depósitos; são mais consistentes).

Materiais Betuminosos Básicos: ASFALTO

• O asfalto é um constituinte natural do petróleo, sendo obtidosubmetendo-se o petróleo a um processo de destilação no qual asfrações leves (gasolina, querosene e diesel), são separadas do asfaltopor vaporização, fracionamento e condensação em torres defracionamento com arraste de vapor, sendo que o estágio final é adestilação a vácuo.

• O resíduo obtido, após a remoção dos demais destilados de petróleoé o cimento asfáltico de petróleo (CAP).

Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP)

Os cimentos asfálticossão classificados deacordo com osresultados dos ensaiosde penetração.

•Estes constituem umamedida da consistênciaou dureza.

CAP

Utilização→ Em vias urbanas e rodoviárias;→ Manutenção de pavimentos;→ Como base para aplicação de massas asfálticas executadas com asfaltos modificados.

Asfaltos diluídos (ADP)

Asfaltos diluídos (ADP)

Asfaltos diluídos (ADP)

Asfaltos diluídos (ADP)

Emulsões Asfálticas (EDP)

Asfaltos Modificados por Polímeros (AMP)

Asfaltos Modificados por Borracha (AMB)

Asfaltos Modificados por Borracha (AMB)

Comparativo

Asfaltos Modificados

IMPRIMADURAS E PINTURAS DE LIGAÇÃO

• Consistem na aplicação de uma camada de material asfálticosobre a superfície da base concluída, antes da execução dorevestimento.

Aplicação na Engenharia Civil

Imprimadura

• Impermeabilizar a base evitando, tantoquanto possível, a penetração da águaque porventura se infiltre pelorevestimento.

• Proporcionar aderência entre a base e orevestimento.

• Aumentar a coesão da porção superficialda base, ao formar nela um solobetume.

Aplicação na Engenharia Civil

Imprimadura• Deve permitir a formação do solo betume pela penetração do asfalto na

camada superficial (±1 cm) da base, para impermeabilizá-la;

• Deve penetrar e preencher as trincas, tanto quanto possível, permitindo aexecução da camada de rolamento de tratamento, sem danificar a superfíciea base pela ruptura frágil de sua superfície, quando da rolagem dos agregadosdo tratamento superficial.

Aplicação na Engenharia Civil

Pintura de Ligação ou Imprimadura ligante

• Consiste na aplicação de uma camada de ligante asfáltico e a formação depelícula contínua sobre a superfície de base/solo-cimento ou pavimento.

• Objetivo: promover aderência do novo revestimento e a camadasubjacente.

A diferença fundamental entre uma imprimação e uma pintura de ligação é que, na primeira, o material asfáltico deverá penetrar na camada e, na segunda, não deverá ocorrer qualquer penetração.

Aplicação na Engenharia Civil

Pintura de ligação

Aplicação na Engenharia Civil

Revestimentos

• Pré-misturado à quente (PMQ)

• Consiste na mistura íntima, devidamente dosada, de materialbetuminoso e agregado mineral em usina e na compressão doproduto final, à quente, por equipamento apropriado.

Rev. por mistura a quente

Aplicação na Engenharia Civil

Revestimentos

• Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) ou ConcretoAsfáltico (CA)

• É o mais nobre dos revestimentos

• Resulta da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineralgraduado, material de enchimento e material betuminoso, espalhado ecomprimido a quente.

Rev. por mistura a quente

Aplicação na Engenharia Civil

Revestimentos

Rev. por mistura a quente

Aplicação na Engenharia Civil

Revestimentos

• Areia asfalto à quente• Consiste na mistura de areia com um produto betuminoso obtido em usinas fixas.

• A areia utilizada, normalmente é a passante na # 10 (2mm), embora 2 ou 3 areiaspossam ser misturadas para se obter a granulometria desejada.

• Apresenta o inconveniente de produzir uma superfície lisa e macia, ocasionandoproblemas de escorregamento.

• Pode-se usar pedrisco para tornar a superfície mais áspera.

Rev. por mistura a quente

Aplicação na Engenharia Civil

Revestimentos

• Pré-misturado a frio• Mistura de agregado mineral e emulsão asfáltica ou asfalto diluído, em

equipamento apropriado, sendo a mistura espalhada e comprimida a frio.

• Os agregados também não são aquecidos.

• Neste tipo de mistura é permitida a estocagem durante certo período detempo.

• Muito utilizado em serviços de conservação, mas também pode ser usadocomo revestimento final, porém com qualidade inferior.

Rev. por mistura a frio

Aplicação na Engenharia Civil

Lama Asfáltica

• É uma associação (mistura), em consistência fluida, de agregados oumisturas de agregados miúdos, fíler (ou material de enchimento) eemulsão asfáltica, devidamente espalhada e nivelada.

• Empregada no rejuvenescimento de pavimentos asfálticos (pavimentosdesgastados);

• Por apresentar condições de elevada resistência à derrapagem, devido aseu alto coeficiente de atrito, é também empregada na correção de trechoslisos e derrapantes.

• A espessura final é da ordem de 4mm e a compactação é executada pelopróprio tráfego.

Aplicação na Engenharia Civil

Lama asfáltica

Aplicação na Engenharia Civil

Enade 2017

Fluência

• A fluência é a medida do quanto a massa asfáltica pode “andar”(esmagar, deformar) sob ação cisalhante sem se romper.

• É a medida da elasticidade da massa. Se uma massa asfáltica “andar”muito, acarretará esmagamento da mistura e em consequência,ondulação à pista.

• É inconveniente também que a massa asfáltica “ande” pouco, pois aosofrer ação de elevado carregamento, sem capacidade de mover-se,pode trincar.

• graduação densa: curva granulométrica contínua e bem-graduada deforma a proporcionar um esqueleto mineral com poucos vazios vistoque os agregados de dimensões menores preechem os vazios dosmaiores. Exemplo: concreto asfáltico (CA);

• graduação aberta: curva granulométrica uniforme com agregadosquase exclusivamente de um mesmo tamanho, de forma aproporcionar um esqueleto mineral com muitos vaziosinterconectados, com insuficiência de material fino para preencher osvazios entre as partículas maiores, com o objetivo de tornar a misturacom elevado volume de vazios com ar e, portanto, drenante,possibilitando a percolação de água no interior da mistura asfáltica.Exemplo: mistura asfáltica drenante, conhecida no Brasil por camadaporosa de atrito (CPA);

• graduação descontínua: curva granulométrica comproporcionamento dos grãos de maiores dimensões em quantidadedominante em relação aos grãos de dimensões intermediárias,completados por certa quantidade de finos, de forma a ter uma curvadescontínua em certas peneiras, com o objetivo de tornar oesqueleto mineral mais resistente à deformação permanente com omaior número de contatos entre os agregados graúdos. Exemplo:matriz pétrea asfáltica (stone matrix asphalt – SMA); mistura semagregados de certa graduação (gap-graded).