Prefeitura de São Paulo - 343o PMSP PCCA) · 2018-05-18 · Pavimento de concreto simples (PCS)...
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01/11/2017
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PAVIMENTOS DE CONCRETO CONTINUAMENTE ARMADOS: UMA SOLUÇÃO DE ALTA DURABILIDADE PARA
CORREDORES DE ÔNIBUSDr. Lucio Salles de Salles
Msc. Andréia Posser Cargnin
Prof. Dr. José Tadeu Balbo
SEMINÁRIO: INOVAÇÕES NA PAVIMENTAÇÃO URBANA - PERSPECTIVAS
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
SÃO PAULO, 25 DE OUTUBRO DE 2017
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Fonte: Weather Santana (2012)
� Corredores e faixas exclusivas de ônibus
� De 2012 para 2016• De 90 para mais de 500 km
� Aumento da velocidade (68%)
� Melhoras no transporte público
� Crise econômica • Diminuição de fundos para construção de novos
corredores e reabilitação dos antigos
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Estado-da-arte de corredores e faixas de ônibus no Brasil
� Faixa exclusiva delimitada em pavimento existente
� Pavimento asfáltico (flexível) sofre com afundamentos
� Pavimento de concreto simples (PCS) sofrem com falhas construtivas nas juntas de contração
� Reabilitação de corredores e faixas de ônibus são muito prejudiciais ao tráfego
Fonte: G1 (2014)
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Estado-da-arte de corredores e faixas de ônibus no Brasil
� Faixa exclusiva delimitada em pavimento existente
� Pavimento asfáltico (flexível) sofre com afundamentos• Deformação permanente devido ao tráfego canalizado e
altas temperaturas
� Pavimento de concreto simples (PCS) sofrem com falhas construtivas nas juntas de contração
� Reabilitação de corredores e faixas de ônibus são muito prejudiciais ao tráfego
Fonte: O Globo (2016)
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Fonte: Zero Hora (2015)
� Estado-da-arte de corredores e faixas de ônibus no Brasil
� Faixa exclusiva delimitada em pavimento existente
� Pavimento asfáltico (flexível) sofre com afundamentos• Deformação permanente devido ao tráfego canalizado e
altas temperaturas
� Pavimento de concreto simples (PCS) sofrem com falhas construtivas nas juntas de contração
• Tempo e profundidade de corte da junta; condições de cura
� Reabilitação de corredores e faixas de ônibus são muito prejudiciais ao tráfego
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Estado-da-arte de corredores e faixas de ônibus no Brasil
� Faixa exclusiva delimitada em pavimento existente
� Pavimento asfáltico (flexível) sofre com afundamentos• Deformação permanente devido ao tráfego canalizado e
altas temperaturas
� Pavimento de concreto simples (PCS) sofrem com falhas construtivas nas juntas de contração
• Tempo e profundidade de corte da junta; condições de cura
� Reabilitação de corredores e faixas de ônibus são muito prejudiciais ao tráfego Fonte: Zero Hora (2015)
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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Pavimentos duráveis, com baixa necessidade de manutenção e com maior facilidade construtiva
� Pavimento de Concreto Continuamente Armado (PCCA)
� Pavimento de Concreto sem juntas
� Não há controle e nem indução da fissuração
� Fissuração de retração ocorre de maneira livre
Fonte: IDTP (2012)
Fonte: Roesler (2005)
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� 1921: primeiro PCCA construído nos EUA,próximo a Washington D.C, com 60 m deextensão
� 1938: primeira pista experimental (Stilesville, Indiana)� 1947: Illinois e New Jersey� 1949: California� 1951: Texas
� 1958 – 127 km de PCCA nos EUA
� 1971 – 16.000 km de PCCA em uso ou sobcontrato em 33 estados americanos
� 1990 – mais de 48.000 km
Fonte: Rens (2010)
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� Avaliações norte-americanas� Estrutura durável� Exemplos de durabilidade por mais de 50 anos.
� Dossey e Hudson (1994) – pavimentos executados entre
1974 e 1987: primeira intervenção pesada após 20 anos de
serviço
� Tayabji et al. (1995): IRI de 0,84 m/km e 2,48 m/km
(pavimentos com idade entre 0,3 e 22 anos) – excelente
qualidade de rolamento
� Gharaibeh et al. (1999): PCCA construídos entre 1977 e 1994 – todos os pavimentos avaliados suportam um tráfego
superior ao de projeto, e todos duraram mais do que a vida de projeto.
� Won (2011): pavimentos com 33 anos de exposição ao tráfego – LTE superior a 90%
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� Europa
� Canadá
� Bélgica� primeiro PCCA – 1950� 1970 - extenso programa de construção
de rodovias em PCCA� Extensão malha rodoviária belga: 1650
km� 650 km de rodovias em PCCA
� Holanda� 113.000 km de rodovias� 2.300 (2%) autoestradas que suportam
cerca de 38% do volume de tráfego total� 5% da autoestradas são em pavimentos
de concreto� Metade em PCS e metade em PCCA
� Canadá� 1958 – Calgary (Alberta) – diversas
seções de PCCA – rodovia de 2,9 km� Pavimentos sujeitos a intensão variação
térmica: 36°C verão e -30°C inverno� Anos 2000 – Quebec – seção com 2 km
de extensão
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� Fissuras aleatórias
� Controle fissuração � taxa de armadura longitudinal
� Armadura sem função estrutural � acima da linha
neutra da placa
� Fissuras fortemente apertadas � LTE
� Intertravamento dos agregados
Fonte: California Department of Transportation (2015)
Fonte: Houben et al. (2015)
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� Influência temperatura
� Concreto: baixa condutividade e difusibilidade térmica
� Taxa de evolução de calor na hidratação é maior do que a
taxa de dissipação para a atmosfera
� Tensões internas no concreto
Fonte: Schindler e McCullough (2002)
Possíveis problemas de concretagem em
clima frio
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Padrão de fissuração
� Primeiras fissuras de 3 a 7 dias após construção
� Estabilização em 2 ou 3 meses
� AASHTO (2008)
� Espaçamento entre 0,90 m e 1,80 m
� Fissuras aglomeradas � tensão elevada no topo
� Grandes espaçamentos � LTE prejudicada
� Principal indicador de desempenho até 1990
Fonte: McCullough e Dossey (1999)
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Padrão de fissuração
� Influência da taxa de armadura longitudinal
� Maiores taxas de armadura ���� menor espaçamento médio
menor abertura de fissuras
� Percentuais recomendados
� 0,7% a 1%
Fonte: Gharaibeh et al. (1999)
Fonte: McCullough e Dossey (1999)
� Profundidade da armadura� Cobrimento mínimo de 76 mm
Maior zona de perda de aderência aço-concreto
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Modificações projetos na Bélgica� De 1970 a 1977 ���� 0,85%, base CA (60 mm) e sub-
base em CCR, prof. = 60 mm � e = 0,4 a 0,6 m
� De 1977 a 1990 � 0,67%, sem CA, prof. = 90 mm �
e = 1,4 a 2,4 m.
� A partir de 1990 � 0,75% reintrodução CA
� A abertura passou a ser o principal fator de
controle
� LTE e infiltração de água
� w < 1 mm – infiltração - inicialmente
� w < 0,63 mm (0°C) – USA
� w < 0,5 mm (0°C) - Europa
Fonte: Kohler e Roesler (2005)
Menor variação de abertura para maiores percentuais de armadura longitudinal
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� Punchout
� Mecanismo de ocorrência
� Fissuras muito próximas (espaçamento < 0,6 m)
� Perda de LTE � intertravamento dos agregados –
abertura excessiva
� Perda de suporte � erosão base
� Tensões de tração elevadas (topo)
� Fissura longitudinal de fadiga – entre 1 m e 1,2 m da
borda do pavimento � concentração de tensões
máximas
Fonte: Selezneva et al. (2004)
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Base do pavimento
� Potencial de erosão
� Preferência por bases estabilizadas
� Base de concreto asfáltico
Fonte: Jung et al (2012)
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� Cura
� Padrão de fissuração
� Evitar fissuras problema: Y, serpenteadas, divididas e com espaçamento pequeno
� Construção a noite� Construção nos meses mais frios
Fonte: Johnston e Sturdahl ,2008
Fonte: Kohler e Roesler, 2004
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� Juntas no PCCA
� Juntas Construtivas
� Juntas de Transição
� Juntas Longitudinais
Fonte: CRCP Design Guide (2017)
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� Seções de curta extensão
� 50 m – simulação de paradas e terminais de ônibus
� Áreas críticas: aceleração, desaceleração e veículo parado
Seção 1 Seção 2 Seção 3 Seção 4
Placa de Concreto (mm) 240 240 240 240
Base Asfáltica (mm) 60 60 60 60
Sub-Base Macadame Seco (mm) 300 300 300 300
Armadura Longitudinal (%) 0.57 0.44 0.77 0.67
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Abertura ao tráfego em Setembro de 2010
� Primeira fissura em Outubro de 2011
� Mais fissuras nas placas??� Efeito da falta de ancoragem (transição)� Pequena extensão� Base asfáltica
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Abertura ao tráfego em Setembro de 2010
� Primeira fissura em Outubro de 2011
� Mais fissuras nas placas??� Efeito da falta de ancoragem (transição)� Pequena extensão� Base asfáltica
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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Desempenho ok!
� LTE acima de 90%
� Baixas tensões e deflexões
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES
� N = 9 x 109
Exemplo:� Carga 100 kN� 10 ͦC� Placa de 300 mm� MR = 4,5 MPa
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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Recomendações de projeto para o PCCA de curta extensão
� Para projetos com tempo de serviço acima de 20 anos
� Mínima espessura de placa de 250 mm
� Bases asfálticas
� Taxa de armadura entre 0,7 e 0,8%
� Profundidade da armadura entre 100 e 76 mm do topo da placa
� Juntas de transição nas extremidades das placas
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
� Seção de longa extensão� 200 m de extensão
� Aço comum e galvanizado� Taxa de armadura longitudinal – 0,7%
� Resistência à tração na flexão� 4,5 MPa aos 28 dias
� Quatro tipos de concreto
Materiais Traço 1 Traço 2 Traço 3 Traço 4
Tipo de Cimento CP IV RS 32 CP II F 40 CP IV RS 32 CP II F 40
Consumo de Cimento (kg/m³) 418 390 402 375
Areia Média (kg/m³) 377 385 478 485
Areia de Brita (kg/m³) 259 265 316 322
Agregado Reciclado (kg/m³) 225 225 - -
Brita 0 (kg/m³) 225 225 450 450
Brita 1 (kg/m³) 820 820 676 676
Água (kg/m³) 182 182 175 175
Aditivo plastificante (kg/m³) 2,424 2,145 2,723 2,0625
Relação a/c (kg/m³) 0,44 0,47 0,44 0,47
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES LABORATÓRIO DE MECÂNICA DE PAVIMENTOS – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
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0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Esp
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m)
Idade (dias)
CP IV RS 32 + 50% Agreg. Rec. CP II F 40 + 50% Agreg. Rec.
CP IV RS 32 + Agreg. Virgem CP II F 40 + Agreg. Virgem
� Maior número fissuras � S2 e S3 � espaçamento médio 1,0 e 1,75 m� Efeito tipo de cimento e agregado� CP II F 40 ���� 6 a 10% fíler calcário� CP IV RS 32 ���� 15 a 50% de material pozolânico
0%
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0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450
Nú
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acu
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)
Idade (dias)S1 - CP IV RS 32 + 50% Agreg. Rec. S2 - CP II F 40 + 50% Agreg. Rec..S3 - CP IV SR 32 + Agreg. Virgem S4 - CP II F 40 + Agreg. VirgemSeção total
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� Abertura Fissuras
00,05
0,10,15
0,20,25
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0,40,45
Ab
ert
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m)
Fissuras
A - Abril B - Abril C - Abril A - Agosto B - Agosto C - Agosto
0
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0,4
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ert
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m)
Fissuras
A - Abril B - Abril C - Abril A - Agosto B - Agosto C - Agosto
� Dois levantamentos� Abril (2016) � 0,1 mm a 0,30
mm� Agosto (2016) � 0,1 mm a 0,45
mm
� Diferenças aço comum e galvanizado� Comportamento químico
interface aço concreto
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� LTE
��� ���
��∙ 100�%
� Aplicação de cargas em duas posiçõespara cada fissura� Aço comum� Aço Galvanizado
� �� Deflexão na placa descarregada;� �� Deflexão na placa carregada
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Aço Galv. - Inverno Aço Comum - Inverno
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Aço Galv. - Inverno Aço Comum - Inverno
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Aço Galv. - Inverno Aço Comum - Inverno Inverno Verão
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Aço Galv. - Inverno Aço Comum - Inverno Inverno Verão
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Testes Hipótese LTE
Todas as fissuras LTE AC > LTE AG
Apenas fissuras que apareceram após 30 dias da construção
LTE AC = LTE AG
Perda de aderência aço-concreto
GALVANIZADOMais importante nas
idades iniciais
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� Foco para tráfego ônibus: paradas e corredores
� Primeiros testes com PCCA
� Durabilidade e manutenção
� Potencial utilização de materiais reciclados
� Desenvolvimento de métodos de dimensionamento
� Especificações e recomendações de projeto para órgãos públicos
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[email protected]@usp.br