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Terraplanagem e Pavimentao
Prof. MSc. Ruiter da Silva Souza
PAVIMENTOS DE CONCRETO CIMENTO /PAVIMENTOS RGIDOS
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Concreto Simples
Concreto Simples com Barras de Transferncia
Concreto com Armadura Distribuda Descontnua sem Funo Estrutural
Concreto com Armadura Contnua sem Funo Estrutural
Concreto Estruturalmente Armado
Concreto Protendido
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-Portland Cement Association - PCA 1984
-American Association of State Highway and TransportationOfficials
AASHTO 1993 AASHTO (suplemento 1998) AASHTO 2002 (em preparo)
Estudos tericos;
Ensaios de laboratrio;
Pistas experimentais;
Pavimentos em servio.
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-Nos pavimentos de concreto-cimento, a espessura necessria de placa estdiretamente ligada s tenses de trao na flexo produzidas pelas cargassolicitantes e relao entre aquelas e a resistncia do concreto trao na flexo.
-A medida da resistncia trao na flexo do concreto feita pela determinao domdulo de ruptura (MOR) de corpos prismticos.
-Recomenda-se o ensaio dos dois cutelos:
-Uma pea de concreto submetida a ciclos reiterados de carregamento pode vir aromper aps um certo nmero de repeties de cargas, ainda que a tensomxima produzida por estas seja inferior resistncia do material ao esforo.
-Chamando de relao de tenses a razo entre a tenso de trao na flexo
produzida no pavimento pela passagem de uma carga qualquer e a resistnciacaracterstica trao na flexo do concreto, haver um nmero limite de aplicaesda carga considerada, acima do qual o concreto romper por efeito do fenmeno defadiga.
solicitante < admissvel
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-Pesquisas sobre o assunto mostram que:
O nmero admissvel de aplicaes de cargas que produzem relaes de tensesiguais ou inferiores a 0,50 , praticamente, ilimitado.
O concreto tem sua resistncia fadiga aumentada quando ocorrem perodos dedescanso entre as passagens das cargas.
-Pesquisas sobre o assunto mostram que:
O nmero admissvel de aplicaes de cargas que produzem relaes de tensesiguais ou inferiores a 0,50 , praticamente, ilimitado.
O concreto tem sua resistncia fadiga aumentada quando ocorrem perodos de
descanso entre as passagens das cargas.
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-A resistncia caracterstica de projeto a de trao na flexo (fctM,k);
-Geralmente adota-se:
fctM,k = 4,5 MPa
-Concepo de WESTERGAARD:
Teoria do lquido denso
A presso exercida em qualquer ponto da fundao diretamente proporcional deflexo da placa naquele ponto.
Fundao Winkleriana.
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-Concepo de WESTERGAARD:
q = presso transmitida fundao, MPa;
w = deslocamento vertical da rea carregada, m;
k = coeficiente de recalque, MPa/m. provas de carga.
define a capacidade de suporte do subleito.
Para efeito do projeto, relacionamos k com CBR.
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Correlao entre CBR e k Manual de Pavimentos Rgidos, DNIT
ABCP
Subleito Relao k x CBR (camada de espessura semi-infinita)
(
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-Dar suporte uniforme e constante
-Evitar bombeamento
-Controlar as variaes volumtricas do subleito
-Aumentar o suporte da fundao
Adoo de uma sub-base
Aumento do coeficiente de recalque (subleito/sub-base)
Economia na espessura da placa de concreto
Coeficiente de recalque do subleito
Tipo de material
Espessura da sub-base
Coeficiente de recalque dosistema subleito-sub-base
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Concreto Rolado (CR);
Sub-base granular;
Solo-Cimento (SC);
Solo Melhorado com Cimento (SMC);
Concreto asfltico;
P
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SUB-BASE
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Espessuradas placas de
concreto
CARGA Coeficiente derecalque
Tenso detrao na
flexo
BACOS
Fatores de segurana:
a) auto-estradas, rodovias com mais de duas faixas por pista, ou em qualquerprojeto para trfego ininterrupto ou de grande volume de caminhes pesados:Fsc=1,2;
b) rodovias e vias urbanas, submetidas trafego moderado de caminhes pesados:Fsc=1,1;
c) estradas rurais, ruas residenciais e vias em geral, submetidas a pequeno trfegode caminhes: Fsc=1,0.
Perodo de projeto:
- ABCP recomenda 20 anos no mnimo.
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Projeo do Trfego (mtodo simplificado):
Conhecendo-se:
o volume inicial dirio no 1ano do perodo de projeto (V1); a taxa de crescimento do trfego (t), %; o perodo de projeto (P), anos; a distribuio estatstica dos diversos tipos de veculos solicitantes (Pi), %;
possvel calcular:
o trfego mdio dirio final (Vp):
Projeo do Trfego (mtodo simplificado):
-o trfego mdio durante o perodo de projeto (Vm):
-o nmero total de veculos durante o perodo de projeto (Vt):
-o nmero de solicitaes de eixo, por classe de veculo (N):
-a freqncia das cargas por eixo, por classe de veculo (Nji):
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- Clculo pelo processo do Consumo de Resistncia Fadiga (aplicvelquando se tem disponvel levantamento estatstico completo de trfego, inclusiveas cargas por eixo).
EXEMPLO:
Trata-se de dimensionar um pavimento de concreto destinado a uma rodovia de pistasimples, com 2 faixas de trfego, para um trfego inicial mdio dirio (no 1 ano devida do pavimento), em um sentido (ou seja, na faixa de projeto), igual a 1972veculos comerciais; a taxa aritmtica de crescimento do trfego ser de 5% ao ano,durante o de projeto de 20 anos. A distribuio percentual do trfego comercial, porde est registrada na Tabela 8;as colunas 2 das Tabelas 9, 11 e 12trazem a mesmadistribuio, relacionadas tambm as cargas por eixo de cada categoria de veculo.A regio chuvosa e tem solos de subieito predominante argilosos emoderadamente com ndice de Califrnia caracterstico igual a 6%. H ocorrncia desolo tcnica e economicamente estabiiizao com cimento, alm de e areia dequalidade adequada tanto para a confeco de concreto com para construo desub-base de brita graduada.
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- Soluo:
o Trfego mdio dirio no ano P:
Vp = 1972 x {1 + (20- 1) x 0,05}Vp = 3846 veculos comerciais/dia
Trfego mdio dirio durante o perodo de projeto:
Vm=(1972 + 3846)/2Vm = 2909 veculos comerciais/dia
Nmero total de veculos comerciais no final do perodo de projeto:
V1 = 365 X 20 X 2909V1 = 21.235.700 veculos comerciais
- Soluo:
Frequncia de cargas por eixo, por categoria de veculo nibus (FE = 2):
N0 = 0,267 x 21.235.700 x 2 = 11.339.864 eixos.
Caminhes mdios (FE = 2):
NCM= 0,333 x 21.235.700 x 2 = 14.142.976 eixos.
Caminhes pesados (FE = 2):
NCP= 0,333 x 21.235.700 x 2 = 14.142.976 eixos.
Reboques e semi-reboques (FE = 3):
NR = 0,067x 21.235.700 x 3 = 4.268.376 eixos.
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- Soluo:
As Tabelas 9, 10, 11 e 12 mostram os nmeros completos.
Frequncia total no perodo de projeto, por carga e tipo de eixo solicitante.
A Tabela 13 registra o resumo da freqncia ou nmero previsto de repeties dascargas por eixo.
- Soluo:
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- Soluo:
As opes a analisar sero:
Solo-cimento com 10 cm de espessura;
Brita graduada, com 15 cm de espessura.
Considerando a construo de uma sub-base de solo-cimento com 10 cm deespessura, temos:
CBR = 6% k = 38 MPa/m (tabela);
Valor de coeficiente de recalque no topo da sub-base:
e = 10 cm ksc10 = 98 MPa/m (tabela)
Sub-base com brita graduada:e = 15 cm kb15 = 46 MPa/m (tabela)
- Soluo:
Concreto:
fctM,k = 4,5 MPa
Fator de segurana: Fsc = 1,2 (trfego de caminhes pesados)
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- Soluo:
- Soluo:
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- Soluo:
PROJETO B - Clculo pelo Processo da Carga Mxima(aplicvel quando no sedispe de levantamento estatstico completo de trfego).
O pavimento a dimensionar destina-se ao acesso rodovirio de um plo industrialainda em construo, do qual virtualmente impossvel determinar, no momento, ovolume de trfego a ser gerado. Pesagens de controle de entrada e sada de
caminhes efetuadas nas poucas indstrias j instaladas indicam as cargas mximasanotadas na Tabela 15.
CBR do subleito igual a 10.
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-Soluo:
A inexistncia de dados de trfego isto , distribuio das cargas por eixo e o nmerode solicitaes de cada uma delas impede que se faa o dimensionamento dopavimento pela considerao do somatrio dos consumos individuais de fadiga. ento necessrio que se adote um fator de segurana com relao s tensesproduzidas nas placas de concreto do pavimento, de modo a obter-se uma relaode tenses igual a 0,50 e, com isso, permitir que o nmero de solicitaes dascargas durante o perodo de projeto seja ilimitado, conforme a Tabela 1.
-Soluo:Considerando a construo de uma sub-base de concreto rolado com 10 cm deespessura, temos:
CBR = 10% k = 49 MPa/m (tabela)Valor de coeficiente de recalque no topo da sub-base:
e = 10 cm KCR10 = 144 MPa/m (tabela)
Concreto: fctM,k = 4,5 MPa
Fator de segurana de tenso:
FST = 2, valor no qual a relao de tenses resultar em 0,50 (nmero desolicitaes de carga ilimitado)
fctM,k = 4,5/2 = 2,25
Fator de segurana de carga: Fsc = 1,2 (trfego de caminhes pesados)
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-Soluo:Entrando com esses valores no baco mostrado anteriormente, obtemos o seguintedimensionamento:
Modelos de Comportamento
Fadiga Eroso Escalonamento
- FADIGA:
Repetio de cargas Relao de tenses (S) Nmero limite ou admissvel de repeties de carga
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-Soares, J.B., Notas de Aula da Disciplina Mecnica dos Pavimentos. Pavimentos deConcreto-Cimento. Universidade Federal do Cear, 24 p.
-VICENTINE, D., 2013, Notas de Aula da Disciplina Pavimentao. UniversidadeFederal do Paran.
-GODINHO, D. Curso Bsico de Pavimento de Concreto. ABCP.
-Curso de Tecnologia de Pavimentos de Concreto.ABCP.
-PITTA, Mrcio Rocha. Dimensionamento dos pavimentos rodovirios de concreto.
10.ed. So Paulo, ABCP, 1998. 44p. (ET-14).
-Manual de pavimentao. 3.ed. Rio de Janeiro, 2006. 274p. (IPR. Publ., 719).
-Diretrizes bsicas para elaborao de estudos e projetos rodovirios: instruespara acompanhamento e anlise. - Rio de Janeiro, 2010. 564p. (IPR. Publ. 739).