4º Encontro Técnico 2007 DER/PR · PSR Desempenho (1989 / 1990) CA Los Angeles US-101 1966...

AssociaçãoBrasileira deCimento Portland

4º Encontro Técnico 2007 DER/PR

09 de agosto de 2007

CURITIBA - PARANÁ


Whitetopping O Concreto como solução para

recuperação de vias de alto tráfegoBR-290 – Free-Way

M. ENG. CARLOS ROBERTO GIUBLIN

Restauração de Pavimentos com Soluções a Base de Cimento

3AssociaçãoBrasileira deCimento Portland

ÍNDICE

1. Conceitos - Técnica de Whitetopping2. Rodovia BR 290 ( Freeway ) - Concessão3. Projeto de Whitetopping 4. Execução de Whitetopping

. Equipamentos

. Etapas Construtivas

. Controle Tecnológico5. Análise do Desempenho do Pavimento de Concreto

. Perfilógrafo Califórnia6. Visão geral – Whitetopping Freeway


1. Conceitos - Técnica de Whitetopping


Conceito

WHITETOPPINGÉ um pavimento de concreto de cimento Portland superposto a um pavimento flexível existente, cuja função é atuar como camada de reforço.

(Manual de Whitetopping – DNER)


Tipos de Whitetopping

• Whitetopping Tradicional

• Whitetopping Ultradelgado

• Whitetopping Delgado Composto


RODOVIA BR-290 – FREEWAY

WHITETOPPING TRADICIONAL


Lançado diretamente sobre o pavimento asfáltico existente Somente requer preparação da superfície em estágios

avançados de degradação Aplicação favorecida no caso de tráfego pesado Utiliza concreto comum (se necessário, de liberação

rápida ao tráfego) Impede a reflexão de trincas Aumenta a segurança de rolamento Substitui a recuperação “por etapas” – uma aplicação Excelente comportamento e durabilidade ≥ 20 anos Utilizado largamente nos EUA

Principais Vantagens - WT


Exemplos - WT

Estado Cidade Via Construção Tipode WT

Espessura(cm) PSR Desempenho

(1989 / 1990)

CA Los Angeles US-101 1966 simples 17,8 4,1 excelente

CA Orange Co. CA-11 1966 simples 20,3 3,8 bom

OR Salem a Portland

I-5 1970197219731975

PCCAPCCAPCCAPCCA

20,320,320,320,3

3,84,14,34,1

Bomexcelenteexcelenteexcelente

IA Correctionville Co.L-36 1971 simples 15,2 3,0 regular

IL Lasalle Plank Rd. 1974 simples 12,7 3,7 bom

IA Stuart I-80 1981 simples 25,4 3,9 bom

MN Ohlmsted Co. Co.10 1982 simples 15,2 4,0 excelente

NE Stromsburg US-81 1982 simples 22,9 4,0 excelente

TX RoyceCity I-30 1986 Simples com BT

27,9 4,3 excelente

NV Las Vegas I-15 1990 simples 26,7 4,8 excelente


Métodos de projeto e dimensionamento disponíveis e comprovados (PCA, AASHTO)

Espessura mínima recomendada : 10 cm Distância entre juntas transversais por volta de 25 vezes

(em metros) a espessura do Whitetopping (em metros) Profundidade de juntas igual a 1/3 da espessura de

Whitetopping Suporte avaliado por ensaio não destrutivo (FWD) ou

estimativa (ábacos)

Considerações de Projeto - WT


Tipo de Preparo prévio defeito requerido

Trilha de roda > 50mm Fresagem ounivelamento

Trilha de roda < 50mm Nenhum

Deformação plástica Fresagemexcessiva

“Panelas” Enchimento

Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento Asfáltico


Tipo de Preparo préviodefeito requerido

Falha de subleito Remoção/ Preparação

Trincas em geral Nenhum(fadiga, em bloco, trans-versal e longitudinal)

Exsudação Nenhum

Desagregação Superficial Nenhum

Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento Asfáltico


1. Colocação direta do WT sobre o revestimento asfáltico existente

2. Fresagem do revestimento asfáltico antes da colocação do WT

3. Colocação de camada asfáltica intermediária entre o revestimento existente e WT ou camada intermediária de CCR

Construção - WT


1. Colocação Direta - WT

Concreto> 10 cm

Superfície degradada

Revestimento remanescente


Fresar e remover de 2 a 7cm (típico)

Se necessário ou desejável, aprofundar a remoção e executar o WT “encaixado” (inlay)

Superfície medianamente deformada ou degradada

2. Fresagem - WT


2. Fresagem - WT

Superfície fresada

Revestimento remanescente

Concreto> 10 cm


ConcretoPavimentoremanescente

Base, sub-base, etc.

Acostamento

Encaixado ( inlay ) - WT


Limpeza da superfície

Camada asfáltica de 2 a 5cm (típico)

Requer equipamentos e materiais diferentes, maiores tempo de execução e investimento

Superfície muito deformada ou excessivamente degradada

3. Camada de Nivelamento - WT


3. Camada de Nivelamento - WT

Concreto> 10 cm Camada de nivelamento:

2 - 5 cmRevestimento remanescente


2. Rodovia BR 290 - Concessão


Rodovia - BR 290

Rodovia transversal que corta o estado do RS desde a cidade de Uruguaiana até Osório.

Tem uma extensão total de 725km O trecho da Freeway faz a interligação das BR 101 e BR 116


CONCEPA – Concessionária daRodovia Porto Alegre - Osório

Acionistas: Construtora Triunfo (SP)

SBS Engenharia e Construções (RS)

Período: julho / 1997 - julho / 2017 (20 anos)

Trecho: Osório (RS) - Eldorado do Sul (RS) – 112 km

Freeway: Osório (RS) - Porto Alegre (RS) - 96 km

Construtora: Consórcio TRS


3. Projeto de Whitetopping


Projeto WT – BR-290

Foi desenvolvido um projeto de dimensionamento e especificação da camada rígida de reforço para a reabilitação do pavimento asfáltico existente na Freeway Osório - Porto Alegre, em diversos pontos da rodovia que tem no total 96km.

Com base nos métodos de dimensionamento e recomendações do Manual de Whitetopping do DNER, foi proposto a execução do reforço do pavimento utilizando placas de concreto simples com barras de transferência.


Metodologia de cálculo

Projeção do tráfego Avaliação do pavimento existente Método de dimensionamento Considerações e resultados Seção típica do pavimento Alargamento da pista Geometria das placas Detalhes das juntas


Projeção do TráfegoCONTAGEM DE TRÁFEGO (PROJEÇÃO P/ 20 ANOS - 4% a.a.)

TIPO2C3C4C2S33S33D4

-3T6

Nº DE EIXOS23456789

VOLUME (ano 0)257.495236.364

56.390115.417

32.0591.336

794

Fonte: Posto de Pedágio P2 - km 78+000Pista NorteSetembro/1.999 - Agosto/2.000

CATEGORIA24678

101112

VOLUME (20º ano)542.503497.983118.805243.166

67.5432.815

1668

TRÁFEGO ANO ZERO (Vo)

TRÁFEGO MÉDIO (Vm)

TRÁFEGO TOTAL (Vt)

699.144

1.086.067

21.721.340

(Médio projetado)

(Só veículos comerciais)


Avaliação do Pavimento Existente

Avaliação defletométrica (Viga Benkelman ou FWD)

Medidas: Deflexões máximas Bacias defletométricas

Determinação da capacidade efetiva

Determinação do coeficiente de recalque (k) – PCA/84


Método de Dimensionamento

Portland Cement Association (PCA/1984)

Baseado em: Estudos teóricos sobre o comportamento das placas de concreto; Ensaios de laboratório e de modelos sobre o comportamento de

juntas, sub-bases e acostamentos e sua influência no desempenho

do pavimento; Pistas experimentais e estudos específicos realizados por diversos

órgãos rodoviários e aeroportuários; Observações metódicas de pavimentos em serviço.


Considerações e Resultados

Faixa Externa 100% do carregamento Resistência do concreto fctm,k = 4,5 MPa Coeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/m Juntas com barras de transferência Sem acostamento de concreto

Espessura da placa 24cm Dimensões da placa 3,75 m x 4,75 m Junta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência Aço

CA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm) Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm a

cada 50 cm e comprimento de 80 cm.


Considerações e Resultados

Faixas Central e Interna 30% do carregamento Resistência do concreto fctm,k = 4,5 MPa Coeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/m Juntas com barras de transferência Com acostamento de concreto (Faixa central)

Espessura da placa 19cm Dimensões da placa 3,75 m x 4,75 m Junta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência Aço

CA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm) Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm a

cada 50 cm e comprimento de 80 cm.


Seção Típica do Pavimento

0,19 0,24

F.INTERNA F.CENTRAL F.EXTERNA


Alargamento da Pista

Faixa de segurança

Acostamento

CANTEIRO CENTRAL

3,503,50

3,002,00

2,003,75

3,753,75

3,00

16,25

DepoisAntes

12,00


Detalhe do Alargamento da Pista

2,00 m 3,75 m 3,75 m 3,75 m 3,00 m

CCR e=15cm

BGS e=19cm

CBUQ e=5cmPlaca de concreto e=24cm

1,50 m


Geometria das Placas

4,75 m

3,75 m 3,75 m 3,75 m

Juntas transversais

Juntas longitudinais

Barras de ligação

Barras deTransferência


Detalhe da Junta Longitudinal

Junta LongitudinalAço CA-50 - Ø 10 mm a cada 50 cm


Detalhe da Junta Transversal

Junta TransversalAço CA-25 - Ø 32 mm a cada 30 cm


Detalhe das Juntas - Selagem

Detalhe do Reservatório do Selante


4. Execução de Whitetopping

Equipamentos


Equipamentos para Pavimentação de Concreto

1. Equipamentos de pequeno porte Réguas vibratórias Treliças vibratórias Produção média: 100m / dia

2. Equipamentos de formas-trilho Pavimentadoras de rolo vibratório Produção média: 150m / dia

3. Equipamentos de formas deslizantes Pavimentadoras com formas deslizantes (slipform) Produção média: 500m - 700m / dia


Equipamentos de Formas Deslizantes

Pavimentadora de Concreto Wirtgen SP- 500Largura: 2,0 m até 6,0 mCapacidade: 0,50 km/dia



Pavimentadora de Concreto GOMACO GP -2600Largura: 3,0 m até 9,0 mCapacidade: 0,70 km/dia



Pavimentadora de Concreto TEREX - CMI SF 3004FLargura: 3,0 m até 9,2 mCapacidade: 0,70 km/dia


Central de Concreto – c/ misturador

Central de Concreto ARCMOV 80Produção: 80 m³/h

Executa concreto convencional e CCR


Dosadora e misturadora ARCMOV- 80 - Móvel

Vista externa do misturador modelo MD

Vista em corte do misturador duplo - eixo

Central de Concreto – c/ misturador


Equipamentos Utilizados

2. Pavimentadora

Alta produção Melhora o conforto de rolamento Utiliza pouca mão de obra Dispensa o uso de formas Concreto mais econômico

Vantagens:

1. Central de Concreto

• Alta produção• Garantia da qualidade• Fácil mobilidade• Equipamentos compactos• Concreto mais econômico


Trechos em Concreto

km 32km 35 km 39

km 26km 48 km 51

1º FASE (2000)km 32 - km 35

3,0 kmPav. Wirtgen SP 500Central ARCMOV 80

2º FASE (2001)km 35 - km 39km 48 - km 51

7,0 kmPav. CMI SF 3004

Central ARCMOV 80

3º FASE (2002)km 51 - km 55


Central ARCMOV 80

km 55

3º FASE (2002)km 23 - km 26


Central ARCMOV 80

km 23


Quantitativos

Executado:Extensão 17,0 kmVolume de concreto 40.000 m3

Volume de CCR 3.900 m3

Previsto:Extensão 60 kmVolume de concreto 140.000 m3

Volume de CCR 13.500 m3



Etapas Construtivas


Etapas ConstrutivasA. Serviços Preliminares Desvio do Tráfego Regularização do Subleito na Faixa de Ampliação Regularização do Asfalto (Fresagem) Deslocamento / posicionamento da pavimentadora Instalação do Sistema de Referência

B. Execução das Placas Lançamento do Concreto Colocação das Barras de Transferência Espalhamento e Vibração do Concreto Colocação das Barras de Ligação


Etapas Construtivas

Acabamentos Desempeno Manual / Mecânico Texturização Manual / Mecânica Cura Química Serragem das Juntas (Transversais e Longitudinais) Selagem das Juntas Juntas de Construção Encaixe com o Asfalto

C. Execução do Acostamento e Faixa de Segurança


A. Serviços Preliminares


Desvio do Tráfego

Tráfego é desviado para uma pista.

Segurança do usuário


Regularização do Subleito

Área de ampliação da plataforma


Fresagem do Asfalto

Fresagem executada em pontos localizados, geralmente para concordar o greide final da pista de concreto.


Deslocamento da pavimentadora


Posicionamento da pavimentadora


Instalação do Sistema de Referência


Instalação do Sistema de Referência

Dois cabos de aço nas laterais aoequipamento

Quatro sensores (dois de cada lado)


Sensores

Ski

Hastes


B. Execução das Placas


Lançamento do Concreto

Execução de uma pista = 3,75 mNecessidade de uso de uma escavadeira hidráulica na frente da pavimentadora.


Lançamento do Concreto

Utilização de caminhões basculantes

Execução de duas pistas de uma vez só = 7,50 m


Colocação das Barras de Transferência


Espalhamento e Vibração do Concreto

Vibradores de alta freqüência

Comporta

Distribuidor helicoidal

Concreto (baixo slump)


Colocação das Barras de Ligação

Barra de ligaçãoAço CA 50 – Ø 10 mm


Acabamentos


Desempeno Manual


Desempeno Mecânico

Auto float

Float PanCMI SF 3004


Texturização Manual


Texturização Mecânica

Texturizadora - CIFALI TC 2604


Cura Química

Mecânica

Manual


Cura Química

2 minutos após a aplicação – temperatura ambiente ~ acima de 30 graus


Serragem das Juntas Transversais


Serragem das Juntas Transversais

Serras com disco diamantado


Serragem das Juntas Longitudinais


Colocação do material de enchimento

Selagem das Juntas


Selagem das Juntas

Produto Utilizado: Sonomeric 1 – MBTMonocomponente autonivelante à base de poliuretano modificado com asfalto


Selagem das Juntas


Juntas de Construção

São executadas manualmente.

Cuidados no nivelamento da forma.

Efeito bump é geralmente causado por umamá execução da junta de construção.


Detalhe do Encaixe com o Asfalto

Laje de transição – em cunha


C. Execução do Acostamento e Faixa de Segurança


Execução do Acostamento e Faixa de Segurança

Faixa de segurança = 2,0 m

Solução : pavimento flexível

Acostamento : 3,0 m

Solução : pavimento flexível



Controle Tecnológico


• Resistência à Compressão Axial (NBR 5739)

• Resistência à Tração na Flexão (NBR 12142)

• Moldagem e cura de CP’s cilíndricos ou prismáticos de

concreto (NBR 5738)

• Execução de pavimentos de concreto simples por meio

mecânico (NBR 7583)

• Manual de Whitetopping do DNER

• Manuais e Artigos Técnicos da ABCP

Normas Brasileiras / Manuais


Cuidados:. Usado formas metálicas. . Atendido as normas de moldagem.. Após moldados, aplicado película de cura nos cp’s. . Não foram movimentados no período de pega. . O transporte dos cp’s para o laboratório foi cuidadoso.

Motivo:São os resultados dos cp’s que definem o atendimento ou não, das resistências especificadas dos concretos.

Moldagem dos Corpos de Prova


Cura dos cp’s com água – em tanques

Cura dos Corpos de Prova


Ensaios de Resistência

Compressão Axial

Tração na Flexão


Traços Utilizados

SP 500 (1. fase) CMI SF 3004 (2. e 3. fase)

Cimento 411kg/m3 395 kg/m3Areia 807 kg/m3 649 kg/m3Brita n.1 447 kg/m3 827 kg/m3Brita n.2 671 kg/m3 579 kg/m3Água 160 l/m3 186 l/m3Teor de Argamassa 52,1 % 46,4 %Plastificante 0,882 l 1,382 lAbatimento 2±1 cm 4±1 cmFator a/c 0,39 0,47


Resistências Médias

SP 500 (1. fase)

SF 3004 (2. e 3. fase)

Resistência a Compressão

(MPa)

33,4

35,7

Resistência a Tração (MPa)

4,6

5,0

Equipamento / fase

( Fck = 28 dias ) ( Fctm,k = 28 dias )


Para comprovar a espessura e a resistência do concreto, extraímos alguns testemunhos.

Medir:Espessura.DensidadeResistência

Extração de Testemunhos


Resistências CP’s x Testemunhos

OBS: Idade dos testemunhos = 240 dias

Moldagem

Extração

Resistência a Compressão

(MPa)

33,4

41,0

Resistência a Tração (MPa)

4,6

5,7

CP / Testemunho


5. Análise do Desempenho do Pavimento de Concreto


Perfilógrafo Califórnia:Equipamento que serve para medir a irregularidade longitudinal de pavimentos de concreto em fase de construção.

Perfilógrafo Califórnia

Dos estados americanos que executam pavimentos de concreto, 36 utilizam o Perfilógrafo Califórnia para análise dodesempenho.


Perfilógrafo Califórnia


Índices de PerfilógrafoÍndice Internacional para Rodovias de Alto tráfego

<4747 - 6363 - 7979 - 95

95 - 110110 - 158158 - 174174 - 190190 - 205205 - 221221 - 237

>237

1051041031021011009896949290

Correção

1101081061041021009896949290

Correção

% DE PAGAMENTOVALORESmm/km AASHTO ACPA

Tabela que normalmente faz parte dos contratos de obras nos Estados Unidos e países da Europa.

Índice aceito mundialmente como normal – a empresa simplesmentecumpriu o contrato.

Será que, um dia, teremos no Brasilesta cláusula contratual ?


Índices Medidos - Freeway

Fase 01: Fase 02: Fase 03:

Extensão: 3,0 km 7,0 km 7,0 kmFaixa interna: 208,64 104,58 49,77 Faixa central: 130,59 90,38 49,94Faixa externa: 131,78 43,13 60,75 Média segmento : 157,13 mm/km 80,90 mm/km 53,49 mm/km


6. Visão Geral – Whitetopping Freeway


Freeway


Agradecimentos

Agradecemos a todos que, direta ouindiretamente, colaboraram para a

produção desta palestra.

MUITO OBRIGADO

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