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AVALIAÇÃO DE TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS EM PAVIMENTOS

INTERTRAVADOS DE BLOCOS DE CONCRETO.

Rodrigo Menegaz Müller

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM

ENGENHARIA CIVIL.

Aprovada por:

__________________________________________________

Profª Laura Maria Goretti da Motta, D.Sc.

__________________________________________________

Prof. Jacques de Medina, L.D.

__________________________________________________

Profª. Lídia da Conceição Domingues Shehata, Ph.D.

__________________________________________________

Prof. Fernando José Pugliero Gonçalves, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JUNHO DE 2005

MÜLLER; RODRIGO MENEGAZ

Avaliação de Transmissão de Esforços em

Pavimentos Intertravados de Blocos de Concreto.

[Rio de Janeiro] 2005

XXI, 234 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,

Engenharia Civil, 2005)

Tese – Universidade Federal do Rio de Janeiro,

COPPE

1.Pavimentos Intertravados 2.Transmissão de

Esforços 3. Avaliação de Pavimentos 4. Peças

Pré-moldadas

I. COPPE/UFRJ II. Título (série).

ii

Aos meus pais, Clarence e Rosângela,

meu irmão Gustavo, minha irmã Clarissa,

por todo o incentivo e apoio que me deram,

durante estes dois anos longe de vocês, para a realização deste trabalho.

iii

AGRADECIMENTOS

Agradeço:

• À “Prô”. Laura Maria Goretti da Motta por todos seus ensinamentos

acadêmicos, sua dedicação diária para a realização desta tese e de minha

formação profissional e pessoal, pelos seus ensinamentos de humildade, carinho

e, principalmente, de amizade. Nunca me esquecerei da recepção calorosa no

primeiro dia de aula e, a partir deste dia, comecei a admirá-la ainda mais.

Obrigado por tudo;

• Aos meus pais Clarence e Rosângela, pela vida a mim dada, pelo grande carinho

e amizade dedicada a este filho durante todos estes anos. Sem vocês não seria

esta pessoa que hoje sou. O exemplo de vida que me deram espero levar para

sempre;

• Aos meus irmãos Gustavo e minha irmã Clarissa, pelo carinho que temos, pelos

momentos de amizade e por tudo aquilo que vivemos juntos durante todo os

anos de convivência diária;

• .À minha namorada Bianca, que convive em minha vida por incríveis e

inimagináveis cinco anos, obrigado por esperar estes dois anos e suportar minha

ausência do seu lado;

• Ao colega, irmão, sócio e amigo Marcos Antônio Fritzen, pela amizade nestes

dois anos de convivência diária, pelos momentos de discussão e reflexão sobre

os mais variados assuntos. Ainda bem que além de gaúcho, você é gremista, pois

se não fosse assim nossa convivência seria impossível depois do rebaixamento

do “timão”;

• À minha “família” no Rio de Janeiro: Vitor Hugo Biasuz, a que me atrevo a

chamar de “pai carioca” apesar de gaúcho, “Lora”, Vitor, Paulinho e Nessa, por

terem me aceitado em sua casa por tanto tempo, sem vocês não teria tido carinho

iv

familiar e, com certeza, não teria conseguido suportar a distância, vocês estão

guardados em meu coração para sempre;

• À empresa HOLCIM S.A, que proporcionou a utilização do trecho experimental

de pavimentos intertravados, construído junto a sua sede de Cantagalo – RJ, para

a realização de grande parte desta tese e pelo apoio financeiro dado. Um

agradecimento especial aos seus funcionários que estavam sempre dispostos a

colaborar com a execução dos ensaios, especialmente aos Eng. Eduardo, que

muitas vezes abriu mão de seu tempo de trabalho para ajudar com a pesquisa, e

ao Eng. Luis Otávio, que iniciou os estudos referentes a Pavimento Intertravados

na COPPE/UFRJ e idealizou grandes idéias para a continuidade dos trabalhos

realizados. Aos funcionários de Cantagalo, especialmente: Nelson, Davi,

Amarildo e Sérgio;

• À ABCP que contribuiu financeiramente para a realização dos ensaios realizados

no painel experimental, principalmente ao Eng. Eduardo D’Ávilla, que se tornou

um grande amigo, apesar de colorado;

• Aos funcionários s laboratoristas do Laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ,

principalmente aos amigos Bororo, pelas conversas e reflexões sobre historia e

outros assuntos pertinentes e não pertinentes, não se esqueça: “a mesa é minha e

deixo como quiser”, Max, nossa mão de obra mais preciosa, França, Álvaro,

Ricardo, Sérgio, Maurão, Carlinhos, Eduardo, Ana Maria, Neide, Salviano,

“Baixinho”, entre outros;

• Aos novos e grandes amigos formados no convívio diário nos laboratórios:

Leonardo, Mariluce, Raphael, Marcelinho, Alex, Rosane, Tatiana, Fernando,

Cinconegui, Fabrício, Chico, Sidclei, Nicolle, Beatriz, Roberto, Chico, Joelson,

e todos que por falta de uma boa memória tenha me esquecido.

• Aos Professores da Universidade de Passo Fundo, que me passaram as noções

básicas sobre as atribuições de um engenheiro e ensinaram a conviver neste

v

meio, principalmente aos Professores Antonio Thomé, Vera, Mário, Adalberto

Pandolfo, Gilnei e Moacir

• Aos Professores da pós-graduação, Paulo Santa Maria, nosso eterno mestre Prof.

Dirceu Veloso, Francisco Lopes, Ian Martins, Francisco Casanova, Márcio

Almeida, Willy Lacerda, Maurício Erlich, pelos conhecimentos passados sobre

esta grande área da Eng. Civil,

• Ao Prof, Jacques de Medina, nosso grande mestre da pavimentação, pelas

conversas nos corredores e as “aulas” particulares dadas nas viagens e nas

caronas até o Leblon;

• Ao Prof. Fernando Pugliero Gonçalves, que me passou os primeiros

ensinamentos da engenharia rodoviária, profissão tão honrosa e necessária a

nosso país, e pela sua presença honrosa em minha banca examinadora;

• À Profa. Lídia Shehata, por tê-la como membro de minha banca examinadora;

• Ao CNPQ, pela bolsa de estudos que possibilitou minha estada no Rio de

Janeiro para a realização do Mestrado.

vi

Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários

para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

AVALIAÇÃO DE TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS EM PAVIMENTOS

INTERTRAVADOS DE BLOCOS DE CONCRETO.


Junho/2005

Orientadora: Laura Maria Goretti da Motta

Programa: Engenharia Civil

Este trabalho tem como objetivo principal avaliar as tensões transmitidas da camada de revestimento de pavimentos intertravados de peças pré-moldadas de concreto (PPC) para a camada de base, em um painel experimental, com a utilização de células de carga, bem como a medição de deslocamentos da superfície do pavimento com a utilização de LVDT. Para tanto foram utilizadas as dependências do Setor de Modelos Físicos do Laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ, onde foram realizadas trinta e duas variações de estruturas do conjunto colchão de areia/PPCs, nas quais variaram-se a espessura dos blocos (40, 60, 80 e 100mm), a espessura do colchão de areia (50 e 75mm sem compactação), o modelo de assentamento (espinha de peixe, trama e linear) e o formato das peças (retangular e dentada). Realizaram-se, ainda, ensaios de transmissão de esforços da camada de revestimento de PPCs de um trecho experimental, de pavimentos intertravados, para o meio da camada de colchão de areia e para o topo da camada de base cimentada. Esse trecho experimental está localizado no acesso à fábrica de cimentos da HOLCIM S.A., localizado no município de Cantagalo - RJ, o qual foi dividido em quatro subtrechos em que variaram-se a espessura das peças de concreto (40, 60, 80 e 100mm). Acompanhou-se, também, o desempenho nos dois primeiros anos de utilização desse pavimento, por meio de ensaios de resistência à derrapagem, com o Pêndulo Britânico, de permeabilidade e ensaios de deflexões com a viga Benkelman convencional e a eletrônica; adotaram-se alguns procedimentos para a execução destes ensaios. As tensões transmitidas para a camada de base e as deformações devido a carregamentos aplicados no revestimento nos experimentos executados no trecho e no painel experimental foram comparadas com análise numérica utilizando-se o programa FEPAVE2. Foi comprovado que a modelagem de pavimentos intertravados pede ser realizada através de métodos utilizados para análise de tensões em pavimentos flexíveis e que os módulos das camadas de PPC variam com o arranjo e com a espessura das peças.

vii

Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

EVALUATION OF LOAD SPREADING IN INTERLOCKING CONCRETE

BLOCKS PAVEMENTS


June/2005

Advisor: Laura Maria Goretti da Motta

Department: Civil Engineering

The mair purpose of this dissertation is to evaluate the stress speeding from the loaded surface of interlocking precast concrete block pavements (“PPC” in Portuguese) to the granular base layer in a laboratory experimental panel using load cells, also measured surface displacement using LVDT. In the area of Physical Modeling of the COPPE/UFRJ’s Geotecnical Laboratory, studies contemplated thirty-two combinations of concrete blocks thickness (40, 60, 80 and 100mm) and sand mattress (50 and 75mm non compacted). Also varied the seating (fish spire, weared and linear) and the block geometry (plain rectangular blocks and tooth-like side blocks). Field loading tests were made to observe spreading down of efforts in an experimental block pavement, from the seating mattress to the tops of cemented base layer. This experimental panel at the entrance of a Portland cement plant (HOLCIM, Cantagalo City in State of Rio de Janeiro) was divided into four sections of different block thickness (40, 60,80 and 100mm). Measured surface friction using the British Pendulum and made deflectometry user conventional Benkelman bean and with an electronic bean. Stresses and displacement distribution measured in both laboratory panels a field sections were compared with calculated values determined using FEPAVE2 computer program. Is was shown that modeling of interlocked concrete blocks pavements is possible though stress analyses used for flexible pavements, and that deformability module of PPC layer vary with block laying pattern and block thickness.

viii

ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 1

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E BREVE HISTÓRICO DOS

PAVIMENTOS INTERTRAVADOS.............................................................................. 7

2.1 O PAVIMENTO ................................................................................................... 7

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS .................................................................... 8

2.3 BREVE HISTÓRICO DOS PAVIMENTOS INTERTRAVADOS................................... 11

2.4 ESTRUTURA TÍPICA DE UM PAVIMENTO DE PPC.............................................. 18

2.4.1 Camada de Revestimento de PPC .............................................................. 20

2.4.1.1 Arranjos ou Modelos de Assentamento das PPC ............................... 20

2.4.1.2 Formato das PPC ................................................................................ 21

2.4.1.3 Espessura das PPC.............................................................................. 24

2.4.2 Influência do Colchão de Areia .................................................................. 25

2.4.2.1 Granulometria do Colchão de Areia................................................... 26

2.4.2.2 Ensaios de Durabilidade da Areia ...................................................... 29

2.5 CARACTERÍSTICAS DE INTERTRAVAMENTO DE UM PAVIMENTO DE PPC ......... 33

2.6 CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO ..

........................................................................................................................ 35

2.7 UTILIZAÇÃO DE PAVIMENTOS INTERTRAVADOS EM RODOVIAS....................... 41

3 INSTRUMENTAÇÃO E AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS.............................. 45

3.1 INSTRUMENTAÇÃO DE PAVIMENTOS............................................................... 45

3.1.1 Identificação dos Pontos de Instalação das Células.................................... 47

3.1.2 Instrumentação em Estruturas de Pavimentos ............................................ 49

3.2 AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS .......................................................................... 52

3.2.1 Avaliação Estrutural ................................................................................... 53

3.2.1.1 Ensaios Destrutivos ............................................................................ 54

3.2.1.2 Ensaios Não Destrutivos..................................................................... 57

3.2.2 Avaliação Funcional ................................................................................... 67

3.2.2.1 Irregularidade ..................................................................................... 67

3.2.2.2 Avaliação da Resistência à Derrapagem ............................................ 70

3.2.2.3 Permeabilidade ou Drenabilidade de Pavimentos .............................. 76

ix

4 COMENTÁRIOS SOBRE A CONSTRUÇÃO DO TRECHO

E DO PAINEL EXPERIMENTAL ................................................................................ 84

4.1 CONSTRUÇÃO DO TRECHO EXPERIMENTAL .................................................... 84

4.1.1 Dimensionamento do Trecho Experimental ............................................... 85

4.2 PAINEL DE SOLOS REFORÇADOS...................................................................... 87

4.2.1 Estrutura do Painel de Solos Reforçados.................................................... 88

4.2.2 Sistema de Aplicação do Carregamento..................................................... 88

4.2.3 Areia de Quartzo......................................................................................... 91

5 MÉTODOS E MATERIAIS................................................................................... 93

5.1 INTRODUÇÃO................................................................................................... 93

5.2 CALIBRAÇÃO DAS CÉLULAS DE CARGA........................................................... 94

5.2.1 Resultados Obtidos da Calibração das Células de Carga ........................... 96

5.2.1.1 Teste Realizado no Setor de Modelos Físicos .................................. 101

5.2.1.2 Teste realizado com o cilindro de CBR............................................ 102

5.2.2 Calibração do LVDT ................................................................................ 103

5.3 AQUISIÇÃO DE DADOS PROVENIENTES DOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS NA

PESQUISA................................................................................................................... 104

5.4 EXPERIMENTOS REALIZADOS NO SETOR DE MODELOS FÍSICOS..................... 106

5.4.1 Aplicação do Carregamento ..................................................................... 106

5.4.2 Instalação das Células de Carga ............................................................... 107

5.4.3 Montagem do Pavimento Intertravado ..................................................... 108

5.4.4 Os Blocos de Concreto Utilizados nos Ensaios Realizados no Setor de

Modelos Físicos.................................................................................................... 112

5.4.4.1 Ensaios de Compressão Axial .......................................................... 113

5.4.4.2 Ensaios de Desgaste ......................................................................... 114

5.4.4.3 Ensaios de Pêndulo Britânico........................................................... 120

5.4.5 A Areia Utilizada no Colchão e no Rejunte dos Ensaios Realizados no

Setor de Modelos Físicos...................................................................................... 121

5.4.6 Transmissão de esforços da superfície do pavimento de PPC para a camada

de base 123

5.4.7 Determinação dos Deslocamentos Verticais e Horizontais...................... 123

5.4.8 Determinação do esforço de compressão entre os blocos ........................ 125

5.4.9 Ensaio de Permeabilidade Realizados no Painel Experimental................ 127

x

6 ANÁLISE DE RESULTADOS DO PAINEL

EXPERIMENTAL ....................................................................................................... 130

6.1 ANÁLISE DA TENSÃO VERTICAL.................................................................... 130

6.1.1 Influência da Compactação na Transmissão de Esforços......................... 150

6.1.2 Influência da Espessura das Juntas na Transmissão de Esforços ............. 156

6.1.3 Análise das tensões verticais transmitidas com o carregamento aplicado no

colchão de areia .................................................................................................... 161

6.2 ANÁLISE DA TENSÃO HORIZONTAL ............................................................... 162

6.3 ANÁLISE DOS DADOS DE DESLOCAMENTO VERTICAL ................................... 163

6.3.1 Influência da Compactação na Deformação Vertical ............................... 174

6.3.2 Influência da Espessura das Juntas na Deformação Vertical ................... 181

6.3.3 Análise das deformações verticais com o carregamento aplicado no colchão

de areia.................................................................................................................. 184

6.4 ANÁLISE NUMÉRICA...................................................................................... 185

6.4.1 Considerações Finais da Análise Numérica ............................................. 190

7 ANÁLISE DE RESULTADOS DO TRECHO

EXPERIMENTAL ....................................................................................................... 192

7.1 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO TRECHO EXPERIMENTAL DE CANTAGALO 192

7.1.1 Ensaios Deflectométricos Realizados no Trecho Experimental............... 192

7.1.2 Ensaios de Resistência à Derrapagem Realizados no Trecho Experimental..

.................................................................................................................. 195

7.1.3 Ensaios de Permeabilidade Realizados no Trecho Experimental............. 199

7.1.4 Ensaios Realizados na Areia Utilizada no Trecho Experimental ............. 200

7.1.5 Considerações Finais Sobre a Avaliação do Trecho Experimental.......... 202

7.2 ANÁLISE DA TRANSMISSÃO DE TENSÕES NO TRECHO EXPERIMENTAL .......... 203

7.2.1 Instalação das Células de Carga ............................................................... 203

7.2.2 Análise dos Dados do Trecho Experimental de Cantagalo - RJ............... 207

7.2.2.1 Leitura das Cargas Através dos Sensores ......................................... 207

7.3 ANÁLISE NUMÉRICA...................................................................................... 210

7.3.1 Considerações Finais da Análise Numérica ............................................. 215

8 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA ESTUDOS

FUTUROS.................................................................................................................... 218

xi

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 2.1 – CARGAS APLICADAS EM UM PAVIMENTO (SANTANA, 1993A) ................... 8

FIGURA 2.2 – SEÇÃO TRANSVERSAL TÍPICA DE UM PAVIMENTO FLEXÍVEL (MARQUES,

2002)......................................................................................................................... 9

FIGURA 2.3 – SEÇÃO TRANSVERSAL TÍPICA DE UM PAVIMENTO RÍGIDO (MARQUES,

2002)....................................................................................................................... 10

FIGURA 2.4 – VILA ÁPIA EM ROMA (MADRI, 2004)....................................................... 13

FIGURA 2.5 – PAVIMENTO DE BLOCOS DE ARGILA NA CIDADE DE RIO BRANCO – ACRE

(NASCIMENTO, 2005) ......................................................................................... 14

FIGURA 2.6 - PAVIMENTO DE PÉ-DE-MOLEQUE SITUADO EM SÃO JOÃO DEL REI ............. 16

FIGURA 2.7 - RUA DE PAVIMENTO DE PÉ-DE-MOLEQUE LOCALIZADA NA CIDADE DE

PARATY – RJ ........................................................................................................... 16

FIGURA 2.8 – ESTRUTURA TÍPICA DE UM PAVIMENTO DE PPC (HALLACK, 1998)......... 19

FIGURA 2.9 – PRINCIPAIS TIPOS DE ASSENTAMENTO DAS PPC (HALLACK, 1998)......... 21

FIGURA 2.10 - EFEITO DO ARRANJO DE ASSENTAMENTO DAS PEÇAS DE CONCRETO NO

DESEMPENHO DO PAVIMENTO SOB SOLICITAÇÃO DO TRÁFEGO (SHACKEL, 1990). 22

FIGURA 2.11 – EFEITO DO ARRANJO E FORMATO DAS PPC NA DEFORMAÇÃO SOBRE A

AÇÃO DO NÚMERO DE SOLICITAÇÕES (SHACKEL, 1990) ....................................... 23

FIGURA 2.12 - EFEITO DA ESPESSURA DAS PEÇAS DE CONCRETO NO DESEMPENHO DO

PAVIMENTO SOB SOLICITAÇÃO DO TRÁFEGO (SHACKEL, 1990) ............................ 25

FIGURA 2.13 – EFEITO DA ESPESSURA DA CAMADA DE AREIA DE ASSENTAMENTO NO

DESEMPENHO DO PAVIMENTO (SHACKEL, 1990) .................................................. 26

FIGURA 2.14 – TIPOS DE INTERTRAVAMENTO: VERTICAL, ROTACIONAL E HORIZONTAL

(ICPI, 2002A).......................................................................................................... 35

FIGURA 2.15 - MOVIMENTO DE GIRAÇÃO DAS PPC (HALLACK, 1998) ......................... 36

FIGURA 2.16 – DIAGRAMA DA DOSAGEM ELABORADA POR CRUZ (2003) EM FUNÇÃO DOS

MATERIAIS E DA VIBROPRENSA UTILIZADA .............................................................. 39

FIGURA 2.17 – RESULTADOS DOS ENSAIOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ENCONTRADOS

POR CRUZ (2003) ................................................................................................... 40

FIGURA 2.18 – RODOVIA DE PPC EM QWA-QWA, ÁFRICA DO SUL (MADRI, 2004) ....... 44

FIGURA 2.19 – RODOVIA CONSTRUÍDA COM PPC NA COSTA RICA (MADRI, 2004)........ 44

FIGURA 2.20 – RODOVIA CONSTRUÍDA COM PPC NA COLÔMBIA (MADRI, 2004) .......... 44

xii

FIGURA 3.1 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE ZONA DE TRAÇÃO ABAIXO DA CAMADA

DE............................................................................................................................ 48

FIGURA 3.2 – DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES NO INTERIOR DE UM PAVIMENTO INTERTRAVADO

(HALLACK, 1998)................................................................................................. 49

FIGURA 3.3 – DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS ENCONTRADAS POR WELLNER & GLEITZ

(1996) PARA PAVIMENTOS INTERTRAVADOS............................................................ 51

FIGURA 3.4 – DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS NO CENTRO DE APLICAÇÃO DO CARREGAMENTO

(WELLNER & GLEITZ, 1996).............................................................................. 52

FIGURA 3.5 – ESQUEMA DA VIGA BENKELMAN (DNER, 1994) ....................................... 60

FIGURA 3.6 – ESQUEMA DO SISTEMA DE REFERÊNCIA NA VIGA E NO CAMINHÃO (DNER,

1994)....................................................................................................................... 61

FIGURA 3.7 – BACIAS DE DEFLEXÃO MEDIDAS NO PAVIMENTO COM PMF E COM BLOCOS

VAZADOS (MALYSZ, 2004) ................................................................................... 64

FIGURA 3.8 – VALORES DE COEFICIENTES DE ATRITO DINÂMICO EM PAVIMENTOS

INTERTRAVADOS (ITO ET AL, 2000) ........................................................................ 75

FIGURA 3.9 – PERMEÂMETROS UTILIZADOS NA PESQUISA DE COOLLEY (1999)............ 79

FIGURA 3.10 – “CONSTANT WATER LEVEL TYPE PERMEABILITY TESTER” (KARASAWA

& SUDA, 1996) ...................................................................................................... 79

FIGURA 3.11 - GERADOR DE CHUVA ARTIFICIAL (JAMES & VON LANGSDORFF, 2003)

................................................................................................................................ 80

FIGURA 3.12 – EXECUÇÃO DOS PAVIMENTOS INTERTRAVADOS DRENANTES ................... 81

FIGURA 3.13 – PERMEABILIDADE DE PAVIMENTOS DE BLOCOS DE CONCRETO EM VÁRIAS

IDADES (ITO ET AL. 2000) ....................................................................................... 82

FIGURA 4.1 – TRECHO EXPERIMENTAL DE PAVIMENTO INTERTRAVADO LOGO APÓS A

CONSTRUÇÃO DO MESMO (CRUZ, 2003) ................................................................. 85

FIGURA 4.2– REPRESENTAÇÃO DA MONTAGEM DO MURO DO PAINEL DE SOLOS

REFORÇADOS (BARBOSA JUNIOR, 2003) ............................................................ 89

FIGURA 4.3– REPRESENTAÇÃO DO PAINEL DE CONTROLE PNEUMÁTICO DEPOIS DE

MELHORADO (BARBOSA JUNIOR, 2003)............................................................. 90

FIGURA 4.4 - CURVA GRANULOMÉTRICA DO SOLO UTILIZADO NO PAINEL DE MODELOS

FÍSICOS (SARAMAGO, 2002) ................................................................................ 91

FIGURA 5.1 – REPRESENTAÇÃO DE UMA DAS CÉLULAS DE CARGA UTILIZADA PARA OS

ENSAIOS DE TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS................................................................. 95

xiii

FIGURA 5.2– EXEMPLO DE CICLOS DE ACRÉSCIMO DE CARGA DURANTE A CALIBRAÇÃO DA

CÉLULA DE CARGA 10549 UTILIZADA NO ESTUDO ................................................... 97

FIGURA 5.3– EXEMPLO DE CICLOS DE DECRÉSCIMO DE CARGA DURANTE A CALIBRAÇÃO

DA CÉLULA DE CARGA 10549 UTILIZADA NESTE ESTUDO......................................... 97

FIGURA 5.4– EXEMPLO DOS CICLOS DE CARGA E DESCARGA OBSERVADOS PARA A CÉLULA

NO 10549.................................................................................................................. 98

FIGURA 5.5– EXEMPLO DA CURVA MÉDIA DOS CICLOS DE CARREGAMENTO E

DESCARREGAMENTO PARA A CONVERSÃO DAS LEITURAS DE MV PARA KG PARA A

CÉLULA NO 10549 .................................................................................................... 98

FIGURA 5.6– EXEMPLO DA DISPERSÃO DOS RESULTADOS DO CARREGAMENTO DA CÉLULA

NO 10549.................................................................................................................. 99

FIGURA 5.7– ASPECTO DAS CÉLULAS DE CARGA APÓS A SUA RETIRADA DO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 100

FIGURA 5.8– CÉLULA DE CARGA 10549, QUANDO SUBMETIDA AO TESTE DE CARGA

DISTRIBUÍDA REALIZADO NO PAINEL DE SOLOS REFORÇADOS ................................ 101

FIGURA 5.9 – TESTE REALIZADO NO CILINDRO CBR NA CÉLULA DE CARGA 10818 ....... 102

FIGURA 5.10– ESQUEMA DA COLOCAÇÃO DOS SENSORES NOS TESTES REALIZADOS COM AS

CÉLULAS DE CARGA NO INTERIOR DOS SOLOS ........................................................ 103

FIGURA 5.11 – LVDT UTILIZADO NA PESQUISA............................................................. 103

FIGURA 5.12– VALORES MÉDIOS DA DEFORMAÇÃO MEDIDOS COM O LVDT ................. 104

FIGURA 5.13– TELA DO PROGRAMA DE AQUISIÇÃO DE SINAIS PROVENIENTES DOS

INSTRUMENTOS...................................................................................................... 105

FIGURA 5.14– EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA COLETA DE SINAIS DOS INSTRUMENTOS

UTILIZADOS ........................................................................................................... 106

FIGURA 5.15– VISTA DO SISTEMA DE APLICAÇÃO DO CARREGAMENTO NAS PPC E DO

SISTEMA DE REAÇÃO NOS ARRANJOS REALIZADOS NO PAINEL DE MODELOS FÍSICOS

.............................................................................................................................. 107

FIGURA 5.16– EXEMPLO DA INSTALAÇÃO DAS CÉLULAS DE CARGA NO PAINEL

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 108

FIGURA 5.17– ASPECTOS DA MONTAGEM DOS ARRANJOS TESTADOS NO PAINEL

EXPERIMENTAL ..................................................................................................... 110

FIGURA 5.18– ASPECTOS DA FASE DE COMPACTAÇÃO E SELAGEM DAS JUNTAS............. 111

FIGURA 5.19– PAINEL DE SOLOS REFORÇADOS APÓS TODAS AS ETAPAS CONSTRUTIVAS 112

FIGURA 5.20– BLOCOS DE CONCRETO UTILIZADOS NESTA PESQUISA............................. 113

xiv

FIGURA 5.21 - MÁQUINA DE DESGASTE AMSLER-LAFFON DO IME (CRUZ, 2003) ....... 115

FIGURA 5.22- RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E À ABRASÃO OBTIDA POR

CRUZ (2003) ........................................................................................................ 117

FIGURA 5.23 – SUPERFÍCIE DE DOIS BLOCOS UTILIZADOS NOS ENSAIOS DO PAINEL

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 118

FIGURA 5.24 – VALORES DE DESGASTE DOS BLOCOS APÓS A ATUAÇÃO DA PLACA

VIBRATÓRIA E CARREGAMENTO COM MACACO HIDRÁULICO.................................. 119

FIGURA 5.25 – ENSAIO DE PÊNDULO BRITÂNICO REALIZADO EM PEÇAS INDIVIDUAIS ... 120

FIGURA 5.26 – MEDIDOR DE DESLOCAMENTOS CAM (MODIFICADO DE VILCHEZ, 2002).

.............................................................................................................................. 124

FIGURA 5.27 – ENSAIOS DE DESLOCAMENTO REALIZADOS ........................................... 125

FIGURA 5.28 – ETAPAS DO ENSAIO PARA A DETERMINAÇÃO DOS ESFORÇOS DE

COMPRESSÃO ENTRE OS BLOCOS DE UM PAVIMENTO INTERTRAVADO.................... 126

FIGURA 5.29 – ENSAIO DE PERMEABILIDADE REALIZADO NO PAINEL EXPERIMENTAL ... 128

FIGURA 6.1– PRESSÕES LIDAS NA BASE DOS ARRANJOS DAS PPCS DE ESPESSURA 40MM

.............................................................................................................................. 134

FIGURA 6.2- PRESSÕES LIDAS NA BASE DAS PPCS COM ESPESSURA DE 60MM .............. 135

FIGURA 6.3- PRESSÕES LIDAS NAS PPCS COM ESPESSURA DE 80MM ............................ 136

FIGURA 6.4- PRESSÕES LIDAS BASE DOS ARRANJOS COM PPCS DE ESPESSURA DE 100MM

.............................................................................................................................. 138

FIGURA 6.5– PRESSÕES LIDAS COM O MODELO DE ASSENTAMENTO ESPINHA DE PEIXE.. 139

FIGURA 6.6– PRESSÕES LIDAS NO MODELO DE ASSENTAMENTO TRAMA...................... 141

FIGURA 6.7– PRESSÕES LIDAS NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR...................... 142

FIGURA 6.8– PRESSÕES LIDAS COM COLCHÃO DE AREIA DE 50MM............................... 143

FIGURA 6.9– PRESSÕES LIDAS COM COLCHÃO DE AREIA DE 75MM............................... 146

FIGURA 6.10– PRESSÕES LIDAS NAS PEÇAS DE FORMATO DENTADA ............................ 147

FIGURA 6.11– PRESSÕES LIDAS NAS PEÇAS DE FORMATO RETANGULAR ...................... 149

FIGURA 6.12– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS NOS

BLOCOS DE 60MM COM MODELO DE ASSENTAMENTO FILEIRA OU LINEAR.............. 153

FIGURA 6.13- INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS NOS

BLOCOS DE 80MM COM MODELO DE ASSENTAMENTO FILEIRA OU LINEAR.............. 154

FIGURA 6.14- INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS NOS

BLOCOS DE 80MM COM MODELO DE ASSENTAMENTO ESPINHA DE PEIXE................ 155

xv

FIGURA 6.15– ASPECTOS DO PAVIMENTO INTERTRAVADO COM A UTILIZAÇÃO DE JUNTAS

DE 5MM.................................................................................................................. 157

FIGURA 6.16– DESLOCAMENTO DAS PEÇAS DO PAVIMENTO INTERTRAVADO COM A

UTILIZAÇÃO DE JUNTAS DE 5MM, APÓS A REALIZAÇÃO DE TODAS AS ETAPAS DE

COMPACTAÇÃO...................................................................................................... 157

FIGURA 6.17– COMPARAÇÃO DA TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS COM ESPESSURAS DE

JUNTAS DE 2MM E 5MM COM PEÇAS DE 80MM DENTADAS NO MODELO DE

ASSENTAMENTO LINEAR ........................................................................................ 159

FIGURA 6.18– COMPARAÇÃO DA TRANSMISSÃO DE ESFORÇOS COM ESPESSURAS DE

JUNTAS DE 2MM E 5MM COM PEÇAS DE 80MM RETANGULARES NO MODELO DE

ASSENTAMENTO LINEAR ........................................................................................ 160

FIGURA 6.19– ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL, NO ARRANJO ESPINHA DE PEIXE

COM PEÇAS DENTADAS .......................................................................................... 168

FIGURA 6.20– ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL, NO MODELO DE ASSENTAMENTO

TRAMA COM PEÇAS DENTADAS .............................................................................. 169

FIGURA 6.21- ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL, NO MODELO DE ASSENTAMENTO

LINEAR, OU ............................................................................................................ 170

FIGURA 6.22- ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL, NO MODELO DE ASSENTAMENTO

FILEIRA COM PEÇAS RETANGULARES ..................................................................... 171

FIGURA 6.23- ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL NO MODELO DE ASSENTAMENTO

TRAMA COM........................................................................................................... 172

FIGURA 6.24- ANÁLISE DO DESLOCAMENTO VERTICAL NO MODELO DE ASSENTAMENTO

ESPINHA DE PEIXE COM PEÇAS RETANGULARES ..................................................... 173

FIGURA 6.25– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NOS DESLOCAMENTOS COM A UTILIZAÇÃO

DE BLOCOS DE 60MM, NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR............................. 178

FIGURA 6.26– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NO DESLOCAMENTO COM A UTILIZAÇÃO DE

BLOCOS DE 80MM, NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR.................................. 179

FIGURA 6.27– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NOS DESLOCAMENTOS COM A UTILIZAÇÃO

DE BLOCOS DE 80MM, NO MODELO DE ASSENTAMENTO ESPINHA DE PEIXE ............ 180

FIGURA 6.28– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO E DA ESPESSURA DAS JUNTAS NOS

DESLOCAMENTOS, COM UTILIZAÇÃO DE BLOCOS DE 80MM DE FORMATO DENTADA,

NO ARRANJO LINEAR.............................................................................................. 183

xvi

FIGURA 6.29– INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO E DA ESPESSURA DAS JUNTAS NOS

DESLOCAMENTOS, COM UTILIZAÇÃO DE BLOCOS DE 80MM, FORMATO RETANGULAR,

NO LINEAR ............................................................................................................. 183

FIGURA 6.30 – DESLOCAMENTOS ENCONTRADOS COM O CARREGAMENTO APLICADO

DIRETAMENTE SOBRE O COLCHÃO DE AREIA .......................................................... 185

FIGURA 7.1– BACIAS DE DEFLEXÃO DETERMINADAS COM A VIGA BENKELMAN

ELETRÔNICA .......................................................................................................... 195

FIGURA 7.2– ENSAIO DE RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM REALIZADO NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 197

FIGURA 7.3– CURVAS GRANULOMÉTRICAS DA AREIA UTILIZADA NO TRECHO

EXPERIMENTAL E DA AREIA RETIRADA DO COLCHÃO APÓS UM ANO DE UTILIZAÇÃO

DO TRECHO ............................................................................................................ 201

FIGURA 7.4– EXEMPLO DO TRÁFEGO DE CAMINHÕES DO TRECHO EXPERIMENTAL......... 203

FIGURA 7.5– PASSOS PARA A COLOCAÇÃO DAS CÉLULAS DE CARGA NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 205

FIGURA 7.6 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO TRECHO EXPERIMENTAL, DEPOIS DE

INSTALADAS AS CÉLULAS DE CARGA...................................................................... 206

FIGURA 7.7- CARGAS LIDAS PELOS SENSORES NO COLCHÃO DE AREIA DO TRECHO

EXPERIMENTAL DE CANTAGALO SOB CARGA DE CAMINHÃO TOCO ........................ 208

FIGURA 7.8- CARGAS LIDAS PELOS SENSORES NA INTERFACE DA BASE COM O COLCHÃO DE

AREIA DO TRECHO EXPERIMENTAL DE CANTAGALO SOB CARGA DE CAMINHÃO TOCO

.............................................................................................................................. 209

xvii

ÍNDICE DE TABELAS TABELA 2.1 – RECOMENDAÇÕES TÉCNICAS DA GRANULOMETRIA DA AREIA A SER

UTILIZADA NO COLCHÃO DE AREIA EM ALGUNS PAÍSES (CRUZ, 2003).................... 28

TABELA 2.2 – ESPECIFICAÇÕES GRANULOMÉTRICAS PARA OS MATERIAIS A SEREM

UTILIZADOS NO REJUNTAMENTO DAS PEÇAS DO REVESTIMENTO (HALLACK, 1998)

................................................................................................................................ 28

TABELA 2.3 – GRANULOMETRIA DA AREIA A SER UTILIZADA NO COLCHÃO (CARVALHO,

1998)....................................................................................................................... 29

TABELA 2.4 - LIMITES ACEITÁVEIS DA AREIA APÓS O ENSAIO DE DURABILIDADE LILLEY

AND DOWSON (KNAPTON, 1997).......................................................................... 30

TABELA 2.5 – COEFICIENTES DE STUDENT, PARA UM NÍVEL DE SEGURANÇA DE 80% A SER

USADO NO CALCULO DA RESISTÊNCIA CARACTERÍSTICA DAS PPC (ABNT, 1987A) 38

TABELA 3.1 – LOCALIZAÇÃO DOS PONTOS DE LEITURA DE DEFLEXÃO (DNER, 1994B) .. 62

TABELA 3.2 – PARÂMETROS CALCULADOS A PARTIR DAS BACIAS DE DEFLEXÃO

(MALYSZ, 2004) ................................................................................................... 64

TABELA 3.3 – FAIXAS DE CLASSIFICAÇÃO DE IRREGULARIDADE COM BASE NO IRI

(SOUZA ET AL 2002).............................................................................................. 70

TABELA 3.4 – VALORES MÍNIMOS SUGERIDOS DA RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM MEDIDO

COM O PÊNDULO BRITÂNICO (PEREIRA, 1998) ..................................................... 73

TABELA 3.5 – VALORES RECOMENDADOS A RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM MEDIDOS COM O

PÊNDULO BRITÂNICO (CRUZ, 2003) ...................................................................... 73

TABELA 3.6 – CLASSIFICAÇÃO DOS ALGUNS TIPOS DE PAVIMENTOS DE ACORDO COM O

VALOR DE ATRITO DO PAVIMENTO MOLHADO MEDIDOS COM O “µ-METER” (MAC

LEMAN, 1980 APUD ARAÚJO, 1994) ................................................................... 74

TABELA 3.7 - RESULTADOS DA RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM EM PPCS, MEDIDOS COM O

PÊNDULO BRITÂNICO (CRUZ, 2003) ....................................................................... 75

TABELA 3.8 – VALORES TÍPICOS DE COEFICIENTES DE PERMEABILIDADE DE ALGUNS TIPOS

DE SOLOS (PINTO, 2002) ........................................................................................ 77

TABELA 3.9 – CATEGORIAS DE PAVIMENTOS INTERTRAVADOS CONFORME A

PERMEABILIDADE .................................................................................................... 83

TABELA 4.1 - VARIÁVEIS DE ENTRADA PARA DIMENSIONAMENTO DO PAINEL

EXPERIMENTAL PELO PROGRAMA DA ABCP, UTILIZANDO O MÉTODO DA CCA

(CRUZ, 2003) ......................................................................................................... 86

xviii

TABELA 4.2- VARIÁVEIS DE SAÍDA DO DIMENSIONAMENTO DO PAINEL EXPERIMENTAL

PELO PROGRAMA DA ABCP (CRUZ, 2003)............................................................. 86

TABELA 4.3 - ESPESSURAS DAS CAMADAS DO PAVIMENTO DO TRECHO EXPERIMENTAL .. 87

TABELA 5.1– VARIAÇÕES DE ENSAIOS REALIZADOS NO SETOR DE MODELOS FÍSICOS .... 93

TABELA 5.2– EXEMPLOS DOS CICLOS DE CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO DA

CARGA E AS LEITURAS OBTIDAS PELO SENSOR NO 10549, BEM COMO A DISPERSÃO DOS

DADOS OBTIDOS....................................................................................................... 96

TABELA 5.3– CONSTANTES DE CALIBRAÇÃO DAS CÉLULAS DE CARGA EM LABORATÓRIO

.............................................................................................................................. 100

TABELA 5.4- EXEMPLOS DOS CICLOS DE DEFORMAÇÃO E AS LEITURAS OBTIDAS PELO

LVDT ................................................................................................................... 104

TABELA 5.5– VALORES DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES DOS BLOCOS DE

CONCRETO APÓS A EXECUÇÃO DOS ENSAIOS NO PAINEL EXPERIMENTAL ............... 114

TABELA 5.6 – VALORES DE DESGASTE EM PPCS COM DIFERENTES RESISTÊNCIAS À

COMPRESSÃO (MODIFICADO DE CRUZ, 2003) ....................................................... 116

TABELA 5.7 – RESULTADOS DOS ENSAIOS DE PÊNDULO BRITÂNICO REALIZADOS NAS

PEÇAS INDIVIDUAIS UTILIZADAS NO PAINEL EXPERIMENTAL.................................. 121

TABELA 5.8 – GRANULOMETRIA DA AREIA UTILIZADA PARA O COLCHÃO E PARA O

REJUNTE NOS EXPERIMENTOS REALIZADOS NO SETOR DE MODELOS FÍSICOS ........ 122

TABELA 5.9 – RESULTADO DO ENSAIO DE DEGRADAÇÃO PARA A AREIA UTILIZADA NOS

ENSAIOS REALIZADOS NO PAINEL EXPERIMENTAL.................................................. 122

TABELA 5.10 – VALORES DE COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE ENCONTRADOS NO PAINEL

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 129

TABELA 5.11 – VALORES DE COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE PARA A AREIA UTILIZADA

NO COLCHÃO DO PAINEL EXPERIMENTAL ............................................................... 129

TABELA 6.1– COMPARAÇÕES REALIZADAS ENTRE OS ENSAIOS DE TRANSMISSÃO DE

ESFORÇOS .............................................................................................................. 131

TABELA 6.2 - TENSÕES TRANSMITIDAS DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO CARREGADO COM

6KGF/CM2 PARA AS CÉLULAS DE CARGA INSTALADAS NA INTERFACE DA BASE COM O

COLCHÃO DE AREIA ............................................................................................... 133

TABELA 6.3– AVALIAÇÃO DAS TENSÕES TRANSMITIDAS PELO REVESTIMENTO DE PPC DE

60MM, COM COLCHÃO DE AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR,

OU FILEIRA, PARA OS PONTOS DE ANÁLISE NAS DIFERENTES COMPACTAÇÕES

REALIZADAS .......................................................................................................... 151

xix



OU FILEIRA, PARA OS PONTOS DE ANÁLISE NAS DIFERENTES COMPACTAÇÕES

REALIZADAS .......................................................................................................... 151


80MM, COM COLCHÃO DE AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO ESPINHA

DE PEIXE, PARA OS PONTOS DE ANÁLISE NAS DIFERENTES COMPACTAÇÕES

REALIZADAS .......................................................................................................... 152



PARA OS PONTOS DE ANÁLISE NAS DIFERENTES COMPACTAÇÕES COM A UTILIZAÇÃO

DE JUNTAS DE 5MM................................................................................................ 158

TABELA 6.7- AVALIAÇÃO DAS TENSÕES TRANSMITIDAS COM O CARREGAMENTO APLICADO


TABELA 6.8– TENSÕES HORIZONTAIS (KGF/CM2) TRANSMITIDAS ENTRE PEÇAS

JUSTAPOSTAS COM COLCHÃO DE AREIA DE 50MM.................................................. 163

TABELA 6.9 – DESLOCAMENTOS VERTICAIS DA PLACA METÁLICA EM PPCS COM FORMATO

DENTADO NO ARRANJO ESPINHA DE PEIXE ............................................................. 164

TABELA 6.10 – DESLOCAMENTOS VERTICAIS DA PLACA METÁLICA EM PPCS COM

FORMATO DENTADO NO ARRANJO TRAMA.............................................................. 165

TABELA 6.11 – DESLOCAMENTOS VERTICAIS DA PLACA METÁLICA EM PPCS COM

FORMATO DENTADO NO ARRANJO LINEAR (FILEIRA).............................................. 165

TABELA 6.12– DESLOCAMENTO VERTICAIS DA PLACA METÁLICA EM PPC COM FORMATO

RETANGULAR NO ARRANJO ESPINHA DE PEIXE ....................................................... 166


RETANGULAR NO ARRANJO TRAMA........................................................................ 166


RETANGULAR NO ARRANJO LINEAR (FILEIRA) ........................................................ 167

TABELA 6.15- AVALIAÇÃO DO DESLOCAMENTO DE PPC DE 60MM, COM COLCHÃO DE

AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR, OU FILEIRA, NAS

DIFERENTES COMPACTAÇÕES REALIZADAS ............................................................ 175


AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO LINEAR, OU FILEIRA, NAS


xx


AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO ESPINHA DE PEIXE NAS



AREIA DE 75MM E NO MODELO DE ASSENTAMENTO FILEIRA, OU LINEAR, COM

DIFERENTES ESPESSURAS DE JUNTA, NAS DIFERENTES COMPACTAÇÕES REALIZADAS

.............................................................................................................................. 182

TABELA 6.19- AVALIAÇÃO DOS DESLOCAMENTOS COM O CARREGAMENTO APLICADO


TABELA 6.20 - TENSÕES TRANSMITIDAS PELO REVESTIMENTO DE PPCS DE 100MM, LIDAS

NO SETOR DE MODELOS FÍSICOS E AS ANALISADAS PELO FEPAV2 (KGF/CM2) ..... 188







TABELA 7.1– DEFLEXÕES MÁXIMAS OBTIDAS NOS ENSAIOS REALIZADOS NAS PRIMEIRAS

AVALIAÇÕES NO MÊS DE ABRIL DE 2004 ................................................................ 194

TABELA 7.2– DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS RELACIONADOS À VIGA BENKELMAN194

TABELA 7.3 – ENSAIOS REALIZADOS COM O PÊNDULO BRITÂNICO NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 198

TABELA 7.4– GRANULOMETRIA DA AREIA UTILIZADA PARA O COLCHÃO DO TRECHO

EXPERIMENTAL APÓS UM ANO DE UTILIZAÇÃO DO PAVIMENTO.............................. 201

TABELA 7.5– RESULTADO DO ENSAIO DE DEGRADAÇÃO PARA A AREIA UTILIZADA NO

TRECHO EXPERIMENTAL DE CANTAGALO .............................................................. 202

TABELA 7.6 - LOCAIS DE INSTALAÇÃO DAS CÉLULAS DE CARGA NO TRECHO

EXPERIMENTAL DE CANTAGALO............................................................................ 204

TABELA 7.7 – VALORES DE TENSÃO (KGF/CM2) TRANSMITIDAS PELO CAMINHÃO PARA AS

CÉLULAS DE CARGA INSTALADAS NO TRECHO EXPERIMENTAL .............................. 210

TABELA 7.8 – TENSÃO VERTICAL ADMISSÍVEL NO SUBLEITO EM FUNÇÃO DO MÓDULO

RESILIENTE DO MATERIAL E DO NÚMERO N (MOTTA, 1991) ................................ 213

xxi

TABELA 7.9 – TENSÕES TRANSMITIDAS PELO REVESTIMENTO DE PPCS DE 100MM

ANALISADOS PELO FEPAV2 E OS VALORES DE TENSÕES ADMISSÍVEIS NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 213


ANALISADOS PELO FEPAV2E OS VALORES DE TENSÕES ADMISSÍVEIS NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 214


ANALISADOS PELO FEPAV2E OS VALORES DE TENSÕES ADMISSÍVEIS NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 214


ANALISADOS PELO FEPAV2 E OS VALORES DE TENSÕES ADMISSÍVEIS NO TRECHO

EXPERIMENTAL...................................................................................................... 215

1

1 INTRODUÇÃO

Segundo dados da Empresa Brasileira de Planejamento de Transportes (GEIPOT, 2000)

o Brasil possui uma rede de 160.000km de malha rodoviária pavimentada para um total

de 1.559.941km de estradas não pavimentadas, apresentando uma densidade de

rodovias pavimentadas por área territorial de 0,0187km/km2 muito aquém das

necessidades do país. Cerca de 92% da malha rodoviária não pavimentada encontra-se

sob responsabilidade do poder público municipal e atende à maior parte do escoamento

da produção agrícola e industrial de pequeno porte, que às vezes são inviabilizadas

devido a precariedade do sistema de transporte.

Com base neste panorama, deve-se realizar uma reflexão sobre novas técnicas de

pavimentação a serem utilizadas no meio rodoviário e urbano. Uma das opções é o

pavimento de peças pré-moldadas de concreto (que doravante será designado por PPC),

hoje denominado pavimento intertravado, em referência ao principal mecanismo de

atuação para a garantia do desempenho adequado dos mesmos. Pavimentos, como o

intertravado, que necessitam de mão de obra não especializada para a confecção de sua

estrutura e, principalmente, da sua camada de revestimento, devem começar a ser vistos

com outros olhos pelos órgãos públicos, responsáveis pela pavimentação de vias. Além

de proporcionarem melhorias estéticas, técnicas e de redução de custos para os

transportes, em vias não pavimentadas, geram a utilização intensa de mão de obra local,

proporcionando um aumento da receita familiar com a geração de novos empregos. Para

MADRI (2004), a construção de pavimentos intertravados pode vir a gerar empregos

medidos em torno de um dia-homem/m2 de via.

A industrialização dos blocos de concreto para a pavimentação, com a aquisição de

equipamentos de grande produtividade e elevado grau de precisão dimensional e

estrutural, registra grande crescimento nas últimas décadas. De acordo com SMITH

(2003), nos Estados Unidos, a cada cinco anos dobra-se a quantidade, em metros

quadrados, de aplicação desta técnica e projetava que para o ano de 2005 seriam

utilizados mais de 60 milhões de metros quadrados. Segundo CRUZ (2003), na cidade

2

do Rio de Janeiro já foram assentados mais de um.milhão de metros quadrados de peças

pré-moldadas de concreto. Registra-se ainda um crescimento, no Brasil, de 35% da

utilização de pavimentos intertravados entre os anos de 2002 e 2003 e de mais de 66%

entre os anos de 2003 e 2004. O estado do Rio de Janeiro registrou um crescimento, da

utilização de PPC, em torno de 41% no ano de 2003.

À medida que este tipo de pavimento deixou de ser uma opção somente arquitetônica e

preferencialmente usada para calçadas e praças, foi necessário o desenvolvimento de

métodos de dimensionamento. Estes métodos são empíricos e baseados em métodos de

dimensionamento de pavimentos flexíveis. Atualmente há tendência mundial da

utilização de métodos mecanísticos que admitem que o modelo de comportamento seja

mais de pavimento flexível do que rígido (CRUZ & MOTTA, 2003). Nos Estados

Unidos, a NCA (National Concrete Masonry Associaion), realizou uma adaptação do

método de dimensionamento de pavimentos flexíveis da AASHTO (American

Association of State Highway and Transportation Officials) para a utilização em

pavimentos intertravados. Na Inglaterra um processo semelhante foi implementado

(CRUZ, 2003). SHACKEL (1990) descreve o método LOCKPAVE de

dimensionamento mecanístico de pavimentos intertravados, tanto para meios

rodoviários quanto para áreas industriais.

Diversos estudos estão sendo realizados com o intuito do aperfeiçoamento de métodos

de dimensionamentos que simulam o revestimento como uma camada elástica linear,

baseados em constatações de que um pavimento intertravado possui diferentes

mecanismos de distribuição de esforços e considerando-se que os pavimentos de peças

de concreto são menos sensíveis a sobrecargas do que os pavimentos flexíveis.

HALLACK (1998) relata que a grande dificuldade de dimensionamento ou de

verificação estrutural de pavimentos intertravados é a determinação do valor do módulo

de elasticidade do revestimento composto pelo colchão de areia e pelas peças de

concreto. Os valores obtidos em estudos realizados com simuladores de tráfego ou com

medições in situ apresentaram grandes dispersões.

CRUZ (2003) relata que a maioria dos métodos utilizados para o dimensionamento de

pavimentos intertravados se baseiam nos seguintes critérios:

3

• O pavimento intertravado é tratado como um pavimento flexível, passando a

empregar métodos de cálculo de tensões originalmente desenvolvidos para

pavimentos asfálticos;

• Utiliza-se uma relação linear para representar o comportamento tensão-

deformação dos materiais das camadas e do subleito, inclusive admitindo que a

camada composta pelas PPCs e colchão de areia trabalha como uma camada

equivalente ao revestimento asfáltico composto de concreto betuminoso quanto

ao valor de módulo de resiliência;

• Admite-se que a existência das juntas entre as peças pré-moldadas dispensa a

consideração de tensões de tração quando se realiza o dimensionamento, ou seja,

a analogia com o revestimento asfáltico de uma camada contínua só é valida na

modelagem numérica da distribuição de tensões, mas o comportamento real

desta camada está longe de ser contínuo;

• As juntas funcionam como descontinuidades para as tensões de tração, ou seja,

não transmitem esforços de tração entre peças e as pequena dimensões das peças

em relação à área de contato das cargas não leva ao desenvolvimento de flexão

na própria peça;

• Considera-se que a utilização de base estabilizada com cimento é quase uma

imposição da maioria das considerações de carga;

• Considera-se a espessura e a forma das peças fixas em muitos dos métodos de

dimensionamento.

O entendimento do comportamento tensão x deformação de um sistema em camadas

tem sido facilitado com a realização de instrumentações de seções de pavimentos, que

se tornam de grande importância para o acompanhamento do desempenho de estruturas

de pavimentos ao longo de sua vida útil. Para tanto muitas pesquisas vêem sendo

realizadas em diversos países para avaliar o comportamento de diferentes estruturas de

pavimentos a partir de instrumentações em pistas experimentais. O foco principal é a

interpretação da degradação evolutiva dos pavimentos, em termos dos processos

principais de degradação que comumente condicionam o término de sua vida de serviço

(GONÇALVES, 2002).

4

Para contribuir no entendimento do comportamento e da modelagem dos pavimentos de

PPC, esta tese tem como objetivo investigar o comportamento de estruturas de

pavimentos intertravados em relação à transmissão de esforços e de deslocamentos da

superfície, que é composta por peças de concreto, pela instrumentação de um trecho

experimental e de um painel experimental de laboratório.

A investigação das tensões transmitidas e dos deslocamentos devidos à aplicação de

carregamentos na superfície de um pavimento intertravado foi realizada a partir da

instrumentação de trinta e dois diferentes experimentos realizados no painel

experimental do Setor de Modelos Físicos da COPPE/UFRJ. Nestes ensaios variaram-se

a espessura dos blocos e do colchão de areia, bem como o modelo de assentamento e o

formato dos blocos.

Em continuidade às primeiras investigações acerca do desempenho da estrutura de um

trecho experimental, sob carga pesada que foram feitas por CRUZ (2003), no presente

trabalho são mostradas medidas do comportamento estrutural e funcional dos dois

primeiros anos de utilização do mesmo.

Portanto, esta pesquisa tem como objetivo geral a avaliação da transmissão de esforços

e dos deslocamentos decorrentes da aplicação de carregamentos no revestimento de

pavimentos intertravados, e a comparação entre as diferentes estruturas construídas

tanto no painel quanto no trecho experimental.

Para atingir este objetivo foram realizadas as seguintes atividades:

• Avaliação, analise e quantificação das tensões transmitidas da camada de

revestimento de PPCs para a camada de base do painel experimental;

• Avaliação, analise e quantificação dos deslocamentos devido às cargas aplicadas

ao pavimento intertravado montado no painel experimental;

• Comparar as diferentes estruturas montadas no painel experimental, quanto à

transmissão de esforços e deslocamentos;

• Instrumentação do trecho experimental de pavimentos intertravados, para avaliar

as tensões transmitidas pelas diferentes espessuras de peças para o colchão de

5

areia e para a camada de base cimentada com a aplicação de carregamentos

dinâmicos;

• Avaliação do desempenho dos dois primeiros anos de utilização do trecho

experimental.

Esta tese foi estruturada nos seguintes capítulos:

Capítulo 1: Introdução

Procurou-se apresentar a contextualização desta pesquisa e o objetivo da mesma.

Capítulo 2: Revisão Bibliográfica e Breve Histórico dos Pavimentos Intertravados

Faz-se um breve histórico da evolução dos pavimentos intertravados e uma revisão

bibliográfica, no sentido de inserir o presente trabalho no estado atual de

desenvolvimento das pesquisas envolvendo este tipo de pavimento. Abordam-se os

princípios fundamentais do conceito estrutural do pavimento, tipos e formas das peças e

recomendações de materiais a serem utilizados.

Capítulo 3: Instrumentação e Avaliação de Pavimentos

Apresenta-se uma abordagem sobre a instrumentação de camadas de pavimentos,

procedimentos para a realização de avaliações dos equipamentos utilizados e breves

relatos sobre a experiência brasileira nestes estudos. São descritas ainda técnicas de

avaliações estruturais e funcionais de pavimentos e alguns resultados da literatura de

pavimentos intertravados.

Capítulo 4: Construção do Trecho e do Painel Experimental

Apresentam-se às características dos materiais utilizados, as configurações geométricas

e o processo construtivo do painel e do trecho experimental.

Capítulo 5: Métodos e Materiais

6

Apresentam-se as características dos equipamentos utilizados para a instrumentação do

painel e do trecho experimental, bem como os procedimentos adotados para a calibração

dos instrumentos utilizados nos experimentos de transmissão de esforços e de

deslocamentos. Discutem-se, também, os experimentos realizados para a determinação

da transmissão dos esforços e dos deslocamentos medidos no painel experimental.

Capítulo 6: Apresentação e Análise de Resultados do Painel Experimental

São apresentados e discutidos os resultados registrados durante os testes realizados a

partir da instrumentação do painel experimental. Fazem-se avaliações das distribuições

dos esforços e dos deslocamentos gerados pelos carregamentos impostos à superfície de

peças pré-moldadas e apresenta-se uma análise numérica com o programa

computacional FEPAV2 para cálculo de tensões e deformações em estruturas de

pavimentos.

Capítulo 7: Apresentação e Análise de Resultados do Trecho Experimental

São discutidos os resultados dos ensaios realizados para a avaliação estrutural e

funcional do trecho experimental. Apresentam-se os resultados da transmissão dos

esforços medidos com as células de carga instaladas nas camadas de colchão de areia e

na interface do colchão de areia com a base cimentada e realiza-se uma análise

numérica com o programa computacional FEPAV2 para cálculo de tensões e

deformações em estruturas de pavimentos.

Capítulo 8: Conclusões e sugestões para futuras pesquisas

São apresentados os principais resultados obtidos na presente tese e dadas sugestões

para o desenvolvimento de futuras pesquisas.

7

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E BREVE HISTÓRICO

DOS PAVIMENTOS INTERTRAVADOS.

2.1 O Pavimento

Pode-se afirmar que em obras de engenharia civil, como construções de rodovias,

aeroportos, ruas, entre outras, a superestrutura é constituída por um sistema de camadas

de espessuras finitas, assentadas sobre o terreno de fundação, considerado um semi-

espaço infinito e designado sub-leito, sendo esta superestrutura o pavimento.

O pavimento é uma estrutura construída sobre a superfície do leito, após os serviços de

terraplanagem, por meio de camadas de vários materiais de diferentes características de

resistência e deformabilidade, cuja principal função é fornecer segurança e conforto ao

usuário (SOUZA, 1980; SANTANA, 1993a).

As principais funções de um pavimento, segundo a NBR-7207 (ABNT, 1992), são:

• Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais provenientes do tráfego;

• Melhorar as condições de rolamento quanto a comodidade e segurança;

• Resistir aos esforços horizontais tornando mais durável possível a superfície de

rolamento.

Quando um pavimento é solicitado por uma carga de veículo Q, que se desloca sobre o

revestimento com uma velocidade V, fica sujeito a uma tensão normal na direção

vertical σo (de compressão) e uma tensão cisalhante na direção horizontal τ0 (de

cisalhamento), conforme mostra a Figura 2.1. As variadas camadas componentes da

estrutura do pavimento possuem a função de diluir a tensão vertical aplicada na

superfície para que o subleito receba uma parcela muito inferior desta tensão vertical. A

tensão horizontal aplicada na superfície exige que o revestimento possua uma coesão

mínima para suportar a parcela do esforço de cisalhamento (SANTANA, 1993a).

8

Figura 2.1 – Cargas aplicadas em um pavimento (SANTANA, 1993a)

2.2 Classificação dos Pavimentos

Tradicionalmente, por simplificação, pode-se classificar a estrutura dos pavimentos em:

• Pavimentos Flexíveis;

• Pavimentos Rígidos;

• Pavimentos Semi-Rígidos (Semi-Flexíveis);

Pavimentos Flexíveis:

São pavimentos constituídos por camadas que trabalham muito pouco à tração, quando

comparadas às dos pavimentos rígidos (MARQUES, 2002). Todas as camadas sofrem

deformações elásticas significativas, sob um carregamento aplicado, e a carga é

distribuída em parcelas equivalentes entre suas camadas (PINTO & PREUSSLER,

2002).

9

Normalmente são formados por um revestimento betuminoso sobre camadas puramente

granulares. Nesta categoria se incluem os pavimentos de blocos de concreto instalados

no revestimento. A capacidade de suporte é estabelecida em função das características

de distribuição de cargas por um sistema de camadas superpostas. Um exemplo de uma

seção típica de um pavimento flexível é apresentado na Figura 2.2.

Segundo SHACKEL (1990), os pavimentos intertravados constituídos de blocos de

concreto podem ser considerados pavimentos flexíveis, devido às suas características,

que se assemelham às dos pavimentos asfálticos, tais como de distribuição de cargas, de

deflexão, entre outras.

Figura 2.2 – Seção transversal típica de um pavimento flexível (MARQUES, 2002)

Escala em m (desenho esquemático sem escala)

10

Pavimentos Rígidos:

Pode-se definir um pavimento rígido como sendo aquele que apresenta uma camada de

revestimento com uma rigidez muito superior à das camadas inferiores, a qual absorve

praticamente todas as tensões provenientes da passagem do tráfego.

Segundo RODRIGUES (1995a), a placa de concreto de cimento portland é o principal

componente estrutural, aliviando as tensões nas camadas subjacentes devido à sua

elevada rigidez à flexão, quando são geradas tensões e deformações de tração na placa,

responsáveis pelos trincamentos por fadiga após um certo número de repetições de

carga.

São pavimentos poucos deformáveis, a determinação de sua espessura é feita em relação

à resistência a tração do concreto e são feitas considerações em relação à fadiga,

coeficiente de reação do subleito e cargas aplicadas. Um exemplo de uma seção

característica de um pavimento de concreto pode ser visto na Figura 2.3.

Figura 2.3 – Seção transversal típica de um pavimento rígido (MARQUES, 2002)

Pavimento Semi-rígido ou Semiflexível:

Pode ser considerado uma situação intermediária entre os pavimentos rígidos e

flexíveis. É o caso dos pavimentos constituídos, nas camadas de base e ou sub-base, por

misturas de solo-cimento, solo-cal, solo-betume entre outras, que venham a apresentar

uma razoável resistência à tração (MARQUES, 2002; PINTO & PREUSSLER, 2002).

(desenho esquemático sem escala)

11

Segundo MEDINA (1997), perdeu o sentido a definição das camadas quanto às suas

funções específicas e distintas umas das outras, à medida que se passou a analisar o

pavimento como um sistema de camadas e calcular as tensões e deformações do

conjunto.

Porém, pode-se afirmar que não existe um determinado tipo de pavimento que seja

considerado melhor solução técnica e econômica em todas as situações. Em um projeto,

é recomendável analisar-se todas as alternativas tecnicamente possíveis de seções de

pavimentos, deixando a escolha final para as análises econômicas e de viabilidade

operacional (RODRIGUES, 1995a).

2.3 Breve Histórico dos Pavimentos Intertravados

Sendo este um trabalho sobre pavimentos intertravados, em que a camada de

revestimento é constituída por peças pré-moldadas de concreto, torna-se relevante um

breve relato histórico sobre o desenvolvimento desta técnica de pavimentação. Esta é

uma técnica moderna que resulta de uma evolução de procedimentos dos quais

encontram-se relatos de 25 séculos atrás, com a colocação de pedras justapostas em seu

estado natural.

O que se relata a seguir é baseado nos estudos apresentados por CRUZ (2003), PREGO

(2001), KNAPTON (1996) e SHACKEL (1990). Estes autores apresentam, em seus

respectivos trabalhos, uma abordagem histórica descrevendo a evolução desta técnica de

pavimentação através dos séculos.

A invenção da roda ocorreu na Mesopotâmia, há mais de 5.000 anos e gerou a

necessidade da utilização de materiais mais resistentes para a construção de estradas,

devido ao aumento da carga transportada por estas. Uma das mais antigas de que ainda

se encontram vestígios está na Grécia, que foi revestida com pedra e construída,

provavelmente, a 1.500 anos antes de Cristo.

Os primeiros caminhos utilizados com fins de transporte de pessoas e cargas entre as

vilas e as colônias são creditados aos povos Etruscos (800 a 350 a.C). Estes povos

12

visavam vencer distâncias e tinham a preocupação de garantir conforto e resistência,

através de uma superfície mais plana possível, e da utilização de materiais disponíveis e

conhecidos na época. No revestimento destes caminhos, eram utilizadas pedras de mão

juntamente com um material mais fino para o preenchimento das juntas entre as pedras.

Os Romanos herdaram vários dos conhecimentos sobre a construção de caminhos dos

Etruscos. Com a necessidade de construir ligações entre todo o Império Romano e

principalmente permitir um rápido deslocamento das tropas militares, os caminhos

Romanos foram construídos de diversas formas, de acordo com a importância,

expectativa de utilização, disponibilidade de material, clima e topografia. Geralmente,

eram constituídos por solos arenosos misturados a pedras naturais do tipo seixo rolado,

já os caminhos mais utilizados eram revestidos por pedras talhadas manualmente em

forma retangular. O revestimento de pedras talhadas foi o preferido pelos Romanos,

quando era exigida grande resistência ao desgaste. Porém, sua utilização dependia

essencialmente da disponibilidade de materiais.

Durante o período que se estendeu entra 400a.C e 200a.C, os romanos intensificaram a

construção de um abrangente sistema de caminhos compreendendo uma extensão de

mais de 75.000 milhas (120.700km). Vinte e nove estradas irradiavam de Roma e se

conectavam a numerosas outras.

Um dos exemplos clássicos deste tipo de pavimentação é a Via Ápia, que foi um dos

caminhos mais importantes do Império Romano e ligava Roma ao sul da Itália, da qual

ainda são encontrados vestígios em algumas partes da Europa. Iniciada pelo censor

romano Appius Cláudios, ligava Roma a Brindisi, numa extensão de 584km, com o

objetivo de transportar provisões, tropas e armamentos da costa do Mediterrâneo à costa

Ádria. Infelizmente, um grande trecho desta histórica estrada foi recoberta por

pavimentos mais modernos, sob a alegação de que sua superfície original era tão

grosseira que os veículos apenas trafegavam com velocidade próxima a 16km/h

(GUIMARÃES, 2002). A Figura 2.4 apresenta um dos poucos locais em que se

mantiveram intactas partes da Via Ápia.

13

Figura 2.4 – Vila Ápia em Roma (MADRI, 2004)

Já no século XVI, quando os espanhóis invadiram o Império Inca, seus expedicionários

ficaram maravilhados com o sistema de estradas que encontraram, ao qual é creditado

um total de 40.000km de estradas construídas. Estas se estendiam entre a Colômbia até

o Chile e Argentina e eram apoiadas por outros dois caminhos longitudinais, o Caminho

Andino e o Costeiro. Os revestimentos destes caminhos variavam entre o de pedra, para

locais muito chuvosos, e o de terra batida em locais com clima seco (PREGO, 2001).

Com o passar dos anos, cada vez mais os caminhos eram utilizados para fins comerciais

e as composições das cargas transportadas se modificaram e começaram a exigir cada

vez mais do revestimento. A natureza das peças utilizadas no revestimento variava em

função da oferta dos materiais locais. O processo evolutivo das peças utilizadas no

revestimento pode ser representado basicamente por quatro tipos de materiais; blocos de

tijolos, pedra talhada, blocos de madeira e peças de concreto.

Blocos de Tijolos de Argila

Existem evidências de uso de tijolos de argila em revestimento na Mesopotâmia há

5.000 anos. Os primeiros relatos da utilização do betume em pavimentação foram desta

mesma época. Neste processo, os tijolos eram aplicados sobre uma camada de betume

objetivando garantir a aderência dos tijolos ao leito do terreno. Porém a durabilidade

dos blocos era pequena, devido ao desgaste gerado pela ação do tráfego. Sua utilização

14

era restrita a regiões que não dispunham de outro material com maior resistência. Ao

final do século XIX, apareceram os primeiros fornos para a queima da argila em altas

temperaturas com isto, os tijolos de argila passaram a ser muito utilizados na Europa e

na América, pois a queima da argila aumentava sua resistência mecânica.

Historicamente, a cidade brasileira de Rio Branco, capital do Acre, vem utilizando o

processo dos blocos de tijolos de argila nos revestimentos de pavimentos de suas ruas

desde 1940. A inexistência de pedra naquela região do país, aliada à grande

disponibilidade de material para a produção de tijolo cerâmico contribuiu de forma

decisiva para este fato. O assentamento é feito diretamente sobre o aterro previamente

preparado oferecendo uma superfície que confere segurança ao rolamento, além de

oferecer resistência à infiltração de água. A matéria prima para a fabricação dos blocos

de tijolos de argila, deve apresentar alto índice de resistência à compressão, para que,

quando convenientemente preparada e queimada, dê origem a blocos que apresentem

boa resistência à compressão e ao desgaste (FUNTAC, 1999). A Figura 2.5 apresenta

um trecho de pavimento com a utilização de blocos de tijolos de argila na cidade de Rio

Branco – Acre (NASCIMENTO, 2005).

Figura 2.5 – Pavimento de Blocos de Argila na cidade de Rio Branco – Acre

(NASCIMENTO, 2005)

15

Pedras Talhadas e Aparadas Manualmente

No século XVIII, surgiam os primeiros modelos de assentamento de pedras talhadas em

fileiras ou tipo espinha de peixe. Naquela época já existia grande preocupação em

manter as juntas estreitas entre as peças, exigindo grandes esforços para homogeneizar

as dimensões das peças. As espessuras variavam entre 90 e 180mm. No século XX, foi

instituída a prática de selar as juntas com argamassa de cimento ou com mistura de

asfalto e areia. No Brasil, este tipo de revestimento é usualmente conhecido como

pavimento de paralelepípedos ou paralelos e pé-de-moleque.

Nos pavimentos de paralelepípedos, as peças possuem dimensões aproximadas de

120mm de largura, 200mm de comprimento e 200mm de altura. Este tipo de pavimento

é muito utilizado nos dias de hoje nas cidades do interior do país e áreas como baias de

ônibus das grandes cidades. O seu assentamento é realizado sobre uma espessa camada

de areia e as juntas entre peças possuem dimensões de até 20mm.

A utilização do revestimento pé-de-moleque é mais antiga que o paralelo, foi trazida

pelos portugueses para o Brasil a partir de 1600. As pedras têm formatos irregulares e

dimensões de até 50 cm e são arrumadas sobre o terreno natural. Exemplos de aplicação

dos pavimentos de pedras pé-de-moleque podem se vistos em cidades históricas do Rio

de Janeiro, como Paraty, e de Minas Gerais, como Tiradentes. Nas Figuras 2.6 e 2.7

estão representados estes tipos de pavimento instalado nos caminhos entre Paraty-RJ e

as cidades mineiras e na área urbana da cidade de Paraty, no chamado “Caminho do

Ouro”. Os portugueses construíram este pavimento para facilitar o transporte do ouro

que era explorado nas cidades mineiras de Tiradentes, São João Del Rei e Ouro Preto e

trazido até a cidade de Paraty no Rio de Janeiro para embarque nos navios que o

levavam a Portugal.

16

Figura 2.6 - Pavimento de pé-de-moleque situado em São João Del Rei

Figura 2.7 - Rua de pavimento de pé-de-moleque localizada na Cidade de Paraty – RJ

17

Blocos de Madeira

No início do século XIX, os revestimentos de peças de madeira eram utilizados com o

objetivo de diminuir o nível de ruído, principalmente onde o tráfego era composto de

carruagens equipadas com rodas de ferro. Os blocos de madeiras tinham, em média,

dimensões entre 125mm e 250mm de comprimento e 75 e 100mm de largura. As peças

eram envolvidas por uma camada de mastique betuminoso onde se colocavam pequenos

grãos de pedra para auxiliar sua ancoragem à base do pavimento.

Embora os pisos de madeira reduzissem o barulho durante a passagem do tráfego,

tornavam-se escorregadios quando molhados. Com o aparecimento do automóvel

dotado de pneus de borracha, este tipo de revestimento foi definitivamente abandonado

(CRUZ, 2003).

Peças Pré-moldadas de Concreto (PPC)

Passar dos tipos de soluções descritas anteriormente para as PPC parece ser uma

evolução natural. As primeiras PPCs foram fabricadas no final do século XIX e algumas

patentes foram registradas antes da primeira Guerra Mundial. Rapidamente foi

reconhecido que as PPC forneciam melhor uniformidade que as peças aparadas e

obviamente não necessitavam re-aparamento antes do assentamento final como

acontecia com as pedras naturais.

Os primeiros avanços no desenvolvimento da utilização da pavimentação com PPC

ocorreram na Holanda e Alemanha no período de reconstrução destes países após a

Segunda Guerra Mundial. A partir de 1950, houve uma evolução dos modelos de

fôrmas existentes para a sua fabricação. Primeiramente as peças imitavam os tijolos e

pedras aparadas da época, objetivando obter sua substituição gradual. Nesta fase, as

únicas vantagens de utilização eram os custos mais baixos e a homogeneidade

dimensional.

Passado este período, foi incorporado um maior refinamento nas formas das peças,

disponibilizando outros modelos, como as de formatos dentados principalmente. O

conceito de intertravamento e melhor controle de espessuras das juntas começava a ser

18

implantados. Benefícios práticos para o assentamento das peças eram facilmente

detectados, permitindo a utilização correta de mão de obra pouco especializada. Por fim,

o desenvolvimento da pavimentação de PPC permitiu relacionar a escolha da forma

geométrica com o desempenho do pavimento.

No final da década de 1970, proliferaram os sistemas de fabricação de PPC em todo o

mundo e pelo menos 200 tipos de formas e diversos tipos de equipamentos de

fabricação eram comercializados. No início da década de 1980, a produção anual já

ultrapassava 45 milhões de metros quadrados, sendo 66% deste total aplicado em vias

de tráfego urbano. A indústria mundial de fabricação de PPC, no final da década de

1990 chegou à impressionante marca de produção de 100m² por segundo durante os dias

úteis de trabalho (SMITH, 2003).

Desde a década de 1980, com a disponibilidade de equipamentos de grande

produtividade, a indústria de pavimentos intertravados de concreto vem crescendo em

grandes proporções em todo o mundo. O que era um material utilizado apenas em áreas

para proporcionar melhores efeitos arquitetônicos ou paisagísticos, começou a dar lugar

a um material versátil que possibilita a harmonização com qualquer tipo de ambiente,

inclusive o rodoviário e o industrial, tanto esteticamente quanto estruturalmente. Nos

Estados Unidos, a cada cinco anos dobra-se a quantidade, em metros quadrados, de

pavimentos que aplicam esta técnica, e projeta-se que em 2005 serão utilizados mais de

60 milhões de metros quadrados nesse país (SMITH, 2003).

2.4 Estrutura Típica de um Pavimento de PPC

A estrutura típica de um pavimento formada pelas camadas constituintes de um

pavimento de PPC está mostrada na Figura 2.8.

A camada de rolamento é formada por PPCs que compõem um revestimento de grande

durabilidade e resistência, assentadas sobre uma camada delgada de areia. Esta

revestimento deve ser capaz de suportar as cargas e as tensões provocadas pelo tráfego

protegendo a camada de base do desgaste por abrasão e a mantendo com baixos níveis

de umidade permitindo melhor estabilidade do material constituinte (HALLACK, 1998;

ABCP, 1999).

19

Figura 2.8 – Estrutura típica de um pavimento de PPC (HALLACK, 1998)

A camada de base recebe as tensões distribuídas pela camada de revestimento. Sua

principal função é a de resistir e distribuir os esforços ao subleito, evitando assim as

deformações permanentes e a conseqüente deterioração do pavimento. Os estudos

realizados por KNAPTON (1976) demonstram que a camada de base deve ser uma

camada pouco permeável, ou impermeável, para evitar a penetração da água e a

prematura deterioração do subleito.

SHACKEL (1990) admite que o dimensionamento poderá requerer, ainda, uma camada

de sub-base, suplementar à base, executada diretamente sobre o leito regularizado ou

sobre o reforço de subleito dependendo da magnitude das cargas geradas pelo tráfego e

das características mecânicas e dos módulos de elasticidade da base e do leito.

Então, pode-se dizer que as camadas constituintes da estrutura de um pavimento

intertravado possuem a função de distribuir a tensão normal vertical aplicada na

superfície, de tal maneira que o subleito receba uma parcela muito inferior desta tensão,

o que caracteriza um pavimento flexível.

20

Alguns outros materiais começam a ser empregados no projeto e na execução de

pavimentos de PPC, como os geotêxteis. Eles possuem a finalidade de proteger as

camadas inferiores da infiltração de água, evitar o bombeamento de finos e conter a

fuga de materiais em áreas próximas às contenções laterais, tais como: meio-fios,

drenos, caixas de serventia, etc. (CRUZ, 2003).

As espessuras das camadas constituintes do Pavimento Intertravado, como nos

pavimentos asfálticos, irão depender das seguintes características (ABCP, 1999):

• Intensidade do tráfego que circulará sobre o pavimento;

• Características do terreno de fundação;

• Qualidade dos materiais constituintes das demais camadas.

2.4.1 Camada de Revestimento de PPC

A camada de revestimento composta por PPC é a superfície de desgaste e cumpre,

ainda, uma importante função estrutural. Ela estabelece a condição de rolamento

(conforto ao usuário), durabilidade do pavimento e contribui decisivamente para a

função estrutural do pavimento (distribuição de tensões) por meio de suas características

de intertravamento, além de suportar as tensões cisalhantes superficiais de contato das

rodas dos veículos.

A capacidade de distribuição dos esforços da camada de revestimento depende

essencialmente de sua espessura, formato e arranjo. Pode-se dizer que a resistência à

compressão individual das peças possui pouca influência neste aspecto (HALLACK,

1998).

2.4.1.1 Arranjos ou Modelos de Assentamento das PPC

O tipo de arranjo tem influência tanto na aparência estética quanto no desempenho do

pavimento, pois ambos são afetados significativamente conforme a escolha do tipo de

assentamento. Porém não existe um consenso entre os pesquisadores sobre a

interferência do tipo de arranjo em sua durabilidade. A Figura 2.9 apresenta os

principais tipos de arranjo existentes (HALLACK, 1998).

21

SHACKEL (1990) relata que os pavimentos com arranjo do tipo “espinha-de-peixe”

possuem melhores níveis de desempenho, apresentando menores valores de deformação

permanente associados ao tráfego, enquanto observaram-se maiores deformações

permanentes em pavimentos com modelos de assentamento do tipo fileira,

principalmente quando o assentamento for paralelo ao sentido do tráfego. A Figura 2.10

ilustra o efeito do tipo de assentamento no desempenho dos pavimentos de PPC, obtido

na pesquisa relatada na referência citada.

O Boletim Técnico da ICPI no 4 (ICPI, 2002b) recomenda a utilização do arranjo do

tipo “espinha-de-peixe” em áreas de tráfego veicular.

Figura 2.9 – Principais tipos de assentamento das PPC (HALLACK, 1998)

2.4.1.2 Formato das PPC

Diversos estudos vêm demonstrando que as PPC de lados segmentados possuem melhor

comportamento do que aquelas que apresentam lados retos ou suavemente curvados. As

peças segmentadas apresentam menores deformações na trilha de roda e menores

deformações horizontais (ondulações) (SHACKEL, 1990). A Figura 2.11 apresenta

valores de deformação horizontal para alguns tipos ou formatos de peças.

22

Figura 2.10 - Efeito do arranjo de assentamento das peças de concreto no desempenho

do pavimento sob solicitação do tráfego (SHACKEL, 1990)

Não existe consenso entre os pesquisadores sobre qual o melhor formato da PPC. De

um lado, SHACKEL (1990) aponta que as peças segmentadas proporcionam melhor

distribuição dos esforços devido a um melhor intertravamento proporcionado pelo

desenho da peça. De outro lado, KNAPTON & COOK (1992) e ABCP (1999) afirmam

que o formato das PPC não exerce uma significativa influência no desempenho e no

mecanismo funcional dos pavimentos. Assim, conclui-se que, no estágio atual de

conhecimento torna-se impossível tomar algum partido, e que o único requisito

recomendado com relação ao formato das peças é que ele seja capaz de permitir o

assentamento em combinação bidirecional. A Figura 2.12 apresenta os formatos típicos

das PPC mais atuais (HALLACK, 1998).

23

Figura 2.11 – Efeito do arranjo e formato das PPC na deformação sobre a ação do

número de solicitações (SHACKEL, 1990)

24

Figura 2.12 – Formatos típicos das PPC (HALLACK, 1998)

2.4.1.3 Espessura das PPC

KNAPTON (1976) relata que as espessuras das peças não são significativas no

comportamento estrutural e funcional dos pavimentos.

No entanto, com a evolução dos estudos, SHACKEL (1990) demonstra que um

aumento na espessura das peças, dentro de um intervalo de 60mm a 100mm, é benéfico

ao desempenho do pavimento. Mostra que ensaios efetuados com o Simulador de

Veículos Pesados, na África do Sul, indicaram que as deformações permanentes no

pavimento eram consideravelmente menores com peças pré-moldadas de concreto de

80mm do que com as peças de 60mm, num mesmo nível de solicitação. O teste com

PPC de 100mm mostrou deformações permanentes inferiores e uma variação muito

acentuada em relação às peças de 80mm, conforme mostra a Figura 2.13.

25

Figura 2.12 - Efeito da espessura das peças de concreto no desempenho do pavimento

sob solicitação do tráfego (SHACKEL, 1990)

2.4.2 Influência do Colchão de Areia

O principal objetivo do colchão de areia é de servir de base para o assentamento das

PPC. Também, espera-se que ele venha a proporcionar uma superfície regular onde se

possa colocar as peças e acomodar suas eventuais tolerâncias dimensionais (CRUZ,

2003).

A camada de areia, ainda, destina-se a ser uma barreira para impedir que eventuais

trincas surgidas na camada de base, quando cimentada, venham surgir na camada de

revestimento. Ela também atua como fonte de preenchimento das partes mais baixas das

juntas. Ressalta-se que a espessura e a qualidade da areia utilizada influi diretamente no

desempenho final do pavimento. O comportamento estrutural está diretamente ligado à

espessura da camada, bem como à granulometria e ao índice de forma dos grãos.

26

A Figura 2.13 (SHACKEL, 1990) mostra a deformação permanente em pavimentos de

PPC com diferentes espessuras da camada de areia. Nela pode-se observar que, para

espessuras de colchão de areia entre 40 e 70mm, as deformações são pequenas e muito

parecidas e, para uma espessura de 100mm, o valor da deformação permanente

quadruplica em relação à espessura de 70mm.

Figura 2.13 – Efeito da espessura da camada de areia de assentamento no desempenho

do pavimento (SHACKEL, 1990)

2.4.2.1 Características do Colchão de Areia

É consenso entre alguns autores (SHACKEL, 1990; BEATY, 1996; YAGINUMA et al,

2000) que a forma dos grãos de areia usada no colchão de assentamento interfere

diretamente no comportamento e na deformação do pavimento intertravado, sendo que

as partículas angulares possuem maior coeficiente de atrito, o que vem a provocar

melhor distribuição dos esforços.

27

Uma característica que influencia negativamente o desempenho do colchão é a presença

de silte e argila na areia. Trabalhos, como o de YAGINUMA et al (2000), confirmam

que a presença de partículas com diâmetro abaixo de 75µm provoca perda de

rejuntamento e desnível entre as peças, além de acarretar um endurecimento

(“Hardening”) excessivo nesta camada. Para se evitar a presença deste material deve-se

realizar uma lavagem da areia com água e evitar o contato desta com o solo (ABCP,

1999).

BEATY (1996) relata que em países como Inglaterra, Austrália, Canadá e Estados

Unidos é comum especificar agregados com dimensão máxima de 5mm e material

passante na peneira nº 200 (75µm) igual ou inferior a 3,0%, e, em locais de tráfego

pesado, não admitir nenhum material passante na peneira de nº 200. No Brasil é

recomendado o peneiramento com malhas de 10mm de abertura com o objetivo de

retirar os grãos de maior dimensão, tornando-a mais fofa (ABCP, 1999).

Grande parte dos pesquisadores consideram que os defeitos prematuros do pavimento

intertravado estão direta ou indiretamente relacionados com a qualidade ou má

execução do colchão de areia e rejuntamento das PPC.

A Tabela 2.1 (CRUZ, 2003) apresenta as recomendações técnicas utilizadas em alguns

países para as areias das camadas de assentamento e rejuntamento das PPC. Relata-se

que nos Estados Unidos e no Canadá as especificações não fazem referência à forma

dos grãos da areia utilizada, apesar de ser recomendada a utilização de grãos angulares

ou pontiagudos por vários pesquisadores e institutos técnicos desses países. As

especificações granulométricas para os materiais a serem utilizados no rejuntamento das

peças são mostradas na Tabela 2.2 (HALLACK, 1998).

No Brasil, segundo CARVALHO (1998), recomenda-se que a areia utilizada no colchão

apresente no máximo 5% de silte e argila (em massa) e no máximo 10% de material

retido na peneira de 4,8mm e recomenda-se que a areia a ser utilizada deve se enquadrar

na faixa granulométrica apresentada na Tabela 2.3 (ABCP, 1999).

28

Tabela 2.1 – Recomendações técnicas da granulometria da areia a ser utilizada no

colchão de areia em alguns países (CRUZ, 2003)

Granulometria a ser utilizada no colchão de areia

Austrália Inglaterra África do Sul U.S.A Canadá Peneiras

(mm) % passante

9,52 100 100 100 100 100

4,75 95 a 100 90 a 100 90 a 100 95 a 100 95 a 100

2,36 80 a 100 75 a 100 75 a 100 85 a 100 80 a 100

1,18 50 a 85 55 a 90 55 a 90 50 a 85 50 a 90

0,60 25 a 60 35 a 59 35 a 70 25 a 60 25 a 65

0,30 10 a 30 8 a 30 8 a 35 10 a 30 10 a 35

0,150 5 a 15 0 a 10 1 a 10 2 a 10 2 a 10

0,075 0 0 a 3 0 a 3 0 0

Tabela 2.2 – Especificações granulométricas para os materiais a serem utilizados no

rejuntamento das peças do revestimento (HALLACK, 1998)

Granulometria Para Rejuntamento das PPC

Areia

Natural

Areia

ArtificialCanadá Austrália África do Sul Peneiras

(mm) % passante

4,75 100 100 100 100 100

2,36 95 a 100 95 a 100 95 a 100 100 100

1,18 70 a 100 70 a 100 90 a 100 90 a 100 90 a 100

0,60 40 a 75 40 a 100 35 a 80 60 a 100 60 a 100

0,30 10 a 35 20 a 40 15 a 50 30 a 60 30 a 60

0,150 2 a 15 10 a 25 2 a 15 15 a 30 15 a 30

0,075 0 a 1 0 a 1 0 5 a 10 5 a 10

29

Tabela 2.3 – Granulometria da areia a ser utilizada no colchão (CARVALHO, 1998)

Abertura da

Peneira (mm)

% passante

em massa

9,5 100

4,8 95 a 100

1,2 50 a 85

0,6 25 a 60

0,3 10 a 30

0,15 5 a 15

0,075 0 a 10

Nos pavimentos de PPC que recebem tráfego pesado, alguns pesquisadores

recomendam considerar, nas especificações do projeto, a realização de ensaios de

degradação ou durabilidade das areias que serão utilizadas no colchão e no

rejuntamento. Alguns destes ensaios são comentados a seguir.

2.4.2.2 Ensaios de Durabilidade da Areia

a) Ensaio de Durabilidade Lilley and Dowson

Este ensaio é o mais utilizado e especificado internacionalmente. Foi desenvolvido na

Inglaterra como resultado da colaboração conjunta da “Cement and Concrete

Association” e uma das maiores produtoras de PPC daquele país. Foi desenvolvido

especificamente para aplicações na camada de colchão de areia utilizado nos

pavimentos intertravados (KNAPTON, 1997).

A metodologia deste ensaio inclui os seguintes passos (CRUZ, 2003):

1. Coletar uma amostra representativa de areia de aproximadamente 5kg;

2. Homogeneizar a amostra convenientemente;

3. Utilizando um quarteador, separar 1200 gramas da amostra principal;

4. Secar a amostra em estufa, a temperatura constante de 100 – 105ºC, por um

período de 24 horas;

30

5. Da amostra seca, quartear novamente 3 sub-amostras de 200g;

6. Realizar o ensaio de granulometria com as 3 sub-amostras;

7. Após o ensaio de granulometria, remisturar as 3 amostras, colocando-as em um

jarro de porcelana ou material inerte e resistente, juntamente com uma esfera de

aço com 25mm de diâmetro e com uma massa de 135 ± 3g;

8. O jarro é devidamente tampado e colocado em movimento giratório com uma

rotação de 50rpm durante 6 horas (aproximadamente 18.000 revoluções);

9. As amostras são removidas cuidadosamente da jarra de porcelana e um novo

ensaio de granulometria é executado;

10. A média dos 3 valores obtidos na porcentagem passante em cada peneira é

registrada;

11. A diferença aritmética encontrada entre as duas percentagens passantes de cada

peneira antes e depois do ensaio é denominado o valor da degradação da areia.

Os limites mínimo e máximo recomendados para os resultados do ensaio de

durabilidade Lilley and Dowson são reproduzidos na Tabela 2.4, conforme KNAPTON

(1997).

Tabela 2.4 - Limites aceitáveis da areia após o ensaio de durabilidade Lilley and

Dowson (KNAPTON, 1997)

Peneiras (%

passante)

Variação da % passante

da areia antes e depois do

ensaio.

% passante máxima

antes e depois do

ensaio

N° 200

(0,075mm) 2 2

N° 100

(0,150mm) 5 15

Nº 50

(0,300mm) 5 35

31

b) Ensaio de Degradação Micro-Deval

O ensaio de degradação Micro-Deval foi originalmente desenvolvido na França para

agregado graúdo. Foi adaptado pelo Ministério do Transporte de Ontário, Canadá, para

avaliação da qualidade do agregado miúdo para concreto e asfalto, como substituto do

ensaio de sanidade a sulfatos (CRUZ, 2003).

As etapas da realização deste ensaio são (CRUZ, 2003):

1. Preparar uma amostra representativa de agregado fino, com granulometria

passando na peneira 4,75mm;

2. Utilizando um quarteador, separar 2 amostras com 700g;

3. Lavar com água corrente as amostras selecionadas, sobre uma peneira 0,075mm,

desprezando as partículas passantes nesta peneira;

4. Secar as amostras em estufa à temperatura constante de 100 – 105ºC até a

constância de massa;

5. Da amostra que contém 700g, separar 500g, saturando-a em água por 24 ± 4

horas, eliminando o excesso de água;

6. Colocar a amostra saturada em um recipiente cilíndrico de aço inoxidável de

capacidade de 5 litros, com 750ml de água;

7. Uma carga de bolas de aço inoxidável, com diâmetro de 9,5 ± 0,5mm e com

massa total de 1250 ± 5g, é colocada no interior do cilindro que é fechado

adequadamente;

8. O cilindro é posto em rotação com 100 ± 5rpm por 15 minutos ± 10 segundos;

9. Remover as bolas de aço através de lavagem nas peneiras de 6,7mm e proceder

granulometria por lavagem na peneira 0,075mm do material ensaiado;

10. O material retido é seco em estufa até atingir massa constante;

11. O resultado do ensaio é calculado como a perda de massa, expressa como a

percentagem da massa inicial (Massa seca após o teste/Massa seca antes do

teste*100), com precisão de 0,1%.

c) Ensaio de Degradação por Atrito Modificado

O ensaio de atrito para determinação da resistência ao desgaste por atrito está

normalizado na Inglaterra desde 1960 e na norma Americana ASTM D2-1698 desde

32

1972. Este ensaio continua sendo utilizado até hoje na Inglaterra em lastro de ferrovia

para o material passante na peneira de 50mm e retido na peneira de 37,5mm, tendo sido

adaptado para o colchão de areia dos pavimentos intertravados, reduzindo o volume do

cilindro de atrito e mudando a malha das peneiras para 10 vezes menor (CRUZ, 2003).

Os procedimentos deste ensaio são (CRUZ, 2003):

1. Preparar 3 amostras de areia com 500g (passando nas peneiras de 5mm);

2. Cada amostra é colocada junto com a mesma massa de água em um cilindro de

aço inoxidável de 150mm de altura com 100mm de diâmetro;

3. Os cilindros são montados em um eixo inclinado a 30°, com rotação sobre o seu

próprio eixo, e colocado em rotação de 30 a 33rpm por 10.000 revoluções;

4. O desgaste acontece com o próprio movimento dos grãos uns sobre os outros e,

como o cilindro encontra-se inclinado, os grãos das amostras se movimentam

em toda a extensão do cilindro;

5. A amostra é seca e nova granulometria é realizada em algumas peneiras (entre a

4,75mm até a 0,075mm) e verificada a diferença de massa da amostra antes e

depois do ensaio;

6. O resultado é a quantidade de material passante na peneira 0,075mm.

d) Ensaio de Degradação por Viscosidade Seca

O ensaio de Viscosidade Seca serve para avaliar a qualidade da areia através da forma

de seus grãos. MORI & KARASAHARA (2000) e YAGINUMA et al (2000) utilizaram

este ensaio correlacionando o tempo de escoamento da areia em um funil padrão com a

forma de seus grãos. Quanto mais angular é a forma dos grãos maior é o tempo de

escoamento (CRUZ, 2003).

A metodologia de execução deste ensaio é a seguinte (CRUZ, 2003):

1. Preliminarmente, é realizada uma granulometria com as peneiras 0,6mm e

0,3mm;

2. Separar o material retido na peneira 0,3mm até obter uma massa de 500g ou

680cm³;

3. A amostra preparada é colocada no funil com capacidade suficiente para

armazenar 500g de amostra. O bico do funil deverá ter diâmetro de 10mm;

33

4. Utilizando um cronômetro, mede-se o tempo de escoamento de toda a amostra;

5. O tempo de escoamento, expresso em segundos, é a viscosidade.

e) Ensaio de Degradação por Trituração

O ensaio de Trituração é um ensaio complementar que segue a mesma linha do ensaio

de Impacto. Também é indicado por MORI & KARASAHARA (2000), e seu resultado

é referido à porcentagem de areia passante na peneira de 0,075mm após a trituração

(CRUZ, 2003).

O ensaio de trituração é realizado no cilindro do ensaio de CBR de 150mm de diâmetro,

que é preenchido com areia com umidade natural até 1/3 de sua altura. Utilizando um

soquete de compactação de 4,5kg e 45cm de altura de queda, aplicam-se 67 golpes por

camada na amostra moldada no cilindro. Após a aplicação dos golpes, efetua-se a

granulometria por lavagem na peneira 0,075mm. O resultado é expresso como o

percentual passante na peneira 0,075mm antes e depois do ensaio ou como o percentual

passante antes e depois em cada peneira.

2.5 Características de Intertravamento de um Pavimento de PPC

Pode-se definir intertravamento como sendo a característica que o pavimento de peças

pré-moldadas de concreto tem de resistir aos esforços de deslocamentos individuais das

peças, sendo estes verticais, horizontais, de rotação e giração em torno das peças

vizinhas (HALLACK, 1998).

Segundo SHACKEL (1990), KNAPTON & ALGIN (1996), HALLACK (1998), e ICPI

(2002a), o pavimento de PPC deve ter quatro tipos de intertravamento (horizontal,

vertical, rotacional e de giração), que atuem simultaneamente ao longo de sua vida de

serviço e estão descritos a seguir.

Para alcançar o travamento adequado indispensável ao seu desempenho, os pavimentos

de peças pré-moldadas de concreto necessitam de algum tipo de contenção lateral,

comumente meios-fios. Um bom travamento confere às peças de concreto a capacidade

de transmitir as cargas superficiais aplicadas em pequenas áreas, para áreas mais

34

extensas nas camadas de base, mantendo as tensões no subleito dentro de limites

admissíveis (HALLACK, 1998).

A propriedade de distribuição das cargas vai melhorando com o tempo de utilização do

pavimento. Chega-se progressivamente a um estado de travamento total chamado

intertravamento, a camada de rolamento vai adquirindo maior rigidez, e as peças pré-

moldadas de concreto deixam de constituir uma mera camada de rolamento e

transformam-se numa camada estrutural.

Intertravamento Horizontal

É a capacidade que as peças adquirem de não se deslocarem horizontalmente em relação

às vizinhas. Está diretamente relacionado com o formato e arranjo de assentamento das

PPC sobre a camada de areia. Contribui na distribuição dos esforços de cisalhamento

horizontal principalmente em áreas de aceleração e frenagem. Pode-se dizer que as

juntas são as principais responsáveis pelo intertravamento horizontal, quando

convenientemente preenchidas com material adequado. A Figura 2.14 (c) representa um

esquema do intertravamento horizontal (ICPI, 2002a).

Intertravamento Vertical

É a capacidade que as peças adquirem de não se moverem verticalmente em relação às

vizinhas. É conseguido através dos esforços de cisalhamento absorvidos pelo

rejuntamento entre as peças e a capacidade estrutural das camadas inferiores do

pavimento. Os desenhos de peças que melhor impedem este tipo de movimento são as

de encaixes reentrantes, pois quando é aplicado um carregamento vertical o contato

macho-fêmea distribui os esforços para as peças vizinhas. A Figura 2.14 (a) representa

um esquema do intertravamento vertical (ICPI, 2002a).

Intertravamento Rotacional

É a capacidade que as peças adquirem de não girar em torno de seu próprio eixo

vertical. Pode ser melhorado aumentando a espessura das peças e o conseqüente

confinamento oferecido pelas peças vizinhas. Esse movimento pode ser provocado pela

35

freqüência e o tipo do tráfego, principalmente em áreas de frenagem, aceleração e em

curvas onde existe um aumento da tensão radial provocada pelo arrasto dos pneus. A

Figura 2.14 (b) representa esquematicamente o intertravamento rotacional (ICPI,

2002a).

(a) (b) (c)

Figura 2.14 – Tipos de intertravamento: vertical, rotacional e horizontal (ICPI, 2002a)

Intertravamento de Giração

É a capacidade que os blocos adquirem de não girarem em torno de seu próprio eixo

horizontal, isto é, eventualmente, uma ou mais peças poderão girar, ainda que mantendo

a planicidade da superfície do pavimento, conforme mostra a Figura 2.15 (HALLACK,

1998).

Este fenômeno é de rara ocorrência e pode ser evitado com um bom confinamento

lateral da camada e das peças pré-moldadas, construindo-se as juntas entre as peças com

larguras adequadas (2,5 - 3mm) e mantendo-as preenchidas com material de

rejuntamento.

2.6 Critérios de Aceitação dos Blocos de Concreto para Pavimentação

Como já dito anteriormente, os blocos de concreto colocados justapostos irão formar a

camada de revestimento ou de rolamento dos pavimentos intertravados, e estes blocos

36

devem passar por alguns ensaios para o controle de qualidade dos mesmos. A normas

brasileiras para os blocos de concreto destinados à pavimentação são a NBR 9781

(ABNT, 1987b)– “Peças de concreto para pavimentação. Especificação” e a NBR

9780 (ABNT, 1987a) – “Peças de concreto para pavimentação. Determinação da

resistência à Compressão”.

Figura 2.15 - Movimento de giração das PPC (HALLACK, 1998)

As variações nas peças, mesmo quando moldadas em um mesmo equipamento, com o

mesmo processo de cura, estocagem e transporte podem ocorrer tanto nas dimensões

quanto na superfície, nas arestas, nas quinas e em suas resistências.

Primeiramente, realiza-se inspeção visual das PPC, que objetiva a identificação de peças

com defeitos que possam vir a prejudicar o assentamento, o desempenho estrutural ou a

estética do pavimento.

A variação entre as dimensões fornecidas pelo fabricante e as reais não devem

ultrapassar as seguintes valores (ABREU & KATTAR, 2000):

• 3mm no comprimento e na largura;

• 5mm na espessura;

• Além disso, os cantos vivos (bordas, quinas e chanfros) não devem apresentar

defeitos ou perdas de material e nem rebarbas.

37

As características mecânicas dos blocos deverão ser verificadas em laboratório, de

maneira que atendam às normas brasileiras. Segundo a NBR 9781 (ABNT, 1987b),

deve-se ter:

• Resistência à compressão característica maior ou igual a 35MPa, para

solicitação de veículos comerciais de linha;

• Resistência à compressão característica maior ou igual a 50MPa, quando

houver tráfego de veículos especiais ou solicitações capazes de produzir

acentuados efeitos de abrasão.

Deve-se destacar que os diferentes requisitos de resistência que as PPC devem atender

em diversos países dependem também das condições climáticas. Em países de climas

frios, como o Canadá, a resistência dos blocos deve ser muito alta para resistir ao

congelamento da água no inverno; em outros onde não existe a problemática do

congelamento, a resistência pode ser menor, apenas para resistir ao desgaste à abrasão

provocada pela passagem das cargas de tráfego. Os blocos podem ser avaliados quanto à

sua resistência por diversos ensaios como: compressão, flexotração, tração indireta e

outros, conforme relatado em CRUZ (2003).

Para a aceitação dos lotes, todas as peças devem ser separadas em lotes constituídos a

critério do comprador e submetidos ao controle de aceitação, satisfazendo às seguintes

condições conforme NBR 9781 (ABNT, 1987b):

• O lote deve ser formado por peças com as mesmas características, produzidas

sob as mesmas condições e os mesmos materiais;

• O lote deve ser formado por no máximo 1600m2 de pavimento a ser executado;

• A amostra deve ter no mínimo 6 peças, para lotes de até 300m2, e uma peça

adicional para cada 50m2 suplementar, até o máximo de 32 blocos.

O ensaio de resistência deve ser executado de acordo com a NBR 9780 (ABNT, 1987a).

O valor característico da resistência à compressão, admitindo que esta grandeza tenha

uma à distribuição normal, pode ser estimado pela seguinte expressão:

fpk = fp – t.s

38

onde:

• Fpk = resistência característica à compressão;

• fp = resistência média das peças ensaiadas;

• s = desvio padrão da amostra em MPa;

fpi = resistência individual das peças ensaiadas;

n = número de peças ensaiadas na amostra;

• t = coeficiente de Student, fornecido na Tabela 2.5 de acordo com o tamanho da

amostra.

Tabela 2.5 – Coeficientes de Student, para um nível de segurança de 80% a ser usado

no cálculo da resistência característica das PPC (ABNT, 1987a)

n t n t

6 0,92 18 0,863

7 0,906 20 0,861

8 0,896 22 0,859

9 0,889 24 0,858

10 0,883 26 0,856

12 0,876 28 0,855

14 0,870 30 0,854

16 0,866 32 0,842

CRUZ (2003) relacionou a resistência à compressão das PPCs a algumas variáveis

relacionadas ao tipo de materiais utilizados, como mostra a Figura 2.16, e ao tipo de

cura recomendado. O objetivo foi de determinar uma metodologia de dosagem para a

fabricação de blocos de concreto para pavimentação e avaliar o desempenho das PPC,

fabricadas segundo a metodologia proposta, dentro dos critérios estabelecidos pela

normas brasileiras e européias. O método de dosagem proposto está detalhado em

CRUZ (2003).

Os tipos de cura utilizados na pesquisa de CRUZ (2003) foram:

39

• TIPO A - Imediatamente após a moldagem das PPC, as mesmas foram

acondicionadas em câmara fechada com ciclos de aspersão de água contínua, por

período de 24 horas. Após este período, as PPC foram levadas para ambiente

natural;

• TIPO B - Imediatamente após a moldagem das PPC, as mesmas foram

acondicionadas em câmara fechada com ciclos de aspersão de água contínua, por

período de 24 horas. Após este período as peças foram transferidas para paletes,

foi aspergida água sobre todo o lote de PPC e, finalmente, as peças foram

envolvidas por um plástico preto, impedindo a evaporação de água diretamente

para o ambiente, e protegendo as PPC do ataque de vento e sol. As amostras

ficaram neste ambiente até sete dias. Após este período, foram levadas para

ambiente natural;

• TIPO C - Imediatamente após a moldagem das PPC, estas foram transportadas

diretamente para o estoque, sem preocupação de qualquer tipo de cura.

Figura 2.16 – Diagrama da dosagem elaborada por CRUZ (2003) em função dos

materiais e da vibroprensa utilizada

40

Dentre os inúmeros resultados alcançados por CRUZ (2003) podem-se destacar os

listados na Figura 2.17.

Figura 2.17 – Resultados dos ensaios de resistência à compressão encontrados por

CRUZ (2003)

CRUZ (2003) relata as seguintes conclusões de seus estudos sobre a resistência à

compressão simples, obtidas de ensaios realizados de acordo com a NBR 9780, (ABNT,

1987a) das peças de concreto confeccionadas:

A resistência da peça não é função direta do consumo de cimento, como nos

concretos plásticos;

As peças que foram armazenadas em câmara de cura por 24 horas e após este

período recolhidas à área de estoque (cura TIPO A) apresentaram os maiores

resultados, seguidos, com pequena diferença, pelas peças que após as 24 horas

na câmara de cura ficaram acondicionadas sete dias em ambiente coberto com

lona preta (cura TIPO B). As PPC que não sofreram nenhum tipo de cura

tiveram valores de resistência, em média, 20% menores que as que tiveram cura;

41

A relação existente entre o MFC (Módulo de Finura do Concreto) e a umidade

do concreto fresco e a resistência à compressão. Analisando os resultados de

mesma umidade variando o MFC, os resultados de resistência são menores

quando é fixada uma umidade abaixo da considerada ótima e aumentado o MFC,

porém quando se aumenta o MFC em conjunto com a umidade um novo ponto

de compacidade é determinado, influenciando positivamente na resistência à

compressão.

Para os traços de mesmo MFC, aumentando o percentual de umidade de 5,0 para

7,0%, observa-se, em geral, um aumento de resistência, particularmente para

maiores valores de consumo de cimento;

Os resultados comprovaram que a umidade influi na resistência à compressão

para uma mesma energia de vibração e granulometria do traço;

Para os dois tipos de vibroprensas utilizados, notou-se que ocorreu uma variação

de resistência à compressão de 25 a 50%.

2.7 Utilização de Pavimentos Intertravados em Rodovias

São apresentadas a seguir informações de obras recentes que mostram a utilização de

pavimentos intertravados em rodovias, não em vias urbanas já bastante conhecidas em

nosso meio, mas aquelas que ligam pontos fora das cidades e possuem características

próprias de tráfego comercial, tanto no volume quanto no tipo.

O pavimento intertravado de PPC vem se desenvolvendo a tal ponto que se pode

afirmar não existir um nicho sequer da engenharia de pavimentos que não tenha sido

permeado por este tipo de revestimento: calçadas, ruas, caminhos, pisos industriais,

portos, aeroportos e em rodovias, por todos os lugares do mundo em maior ou menor

quantidade (MADRI, 2004).

MADRI (2004) relata que, a partir dos anos 1990, a África do Sul iniciou um extenso

programa de construção de rodovias com PPC que foram financiadas pelo BSDA –

Banco de Desenvolvimento do Sul da África. Entre diversas obras, destacam-se:

• Rodovia Principal 127, Boston – Impedele, em Kwazulu Natal, com 12km de

extensão;

• Rodovia em Bnabela, Warmbaths, com 14km;

42

• Nova rodovia em Wadela;

• Nova rodovia em projeto no norte do país com mais de 20km de extensão.

Dentre estas, cabe ressaltar a estrada que liga várias cidades ao centro industrial de

Phuthditijhaba, em Qwa-Qwa, cerca de 300km ao sul de Johannesburgo. A estrada, em

formato de “T”, possui dois trechos com extensão total de 10,9km e largura de 8m. Esta

obra foi executada inteiramente com pavimento intertravado e foi concebida a partir de

uma proposta alternativa ao projeto original que previa pavimento de concreto asfáltico.

Na fase de projeto, o pavimento intertravado custava cerca de 13% a mais que a opção

mais barata em concreto asfáltico, porém foi possível reduzir o custo no

desenvolvimento do projeto e da obra. O projeto oferecia, também, uma alta geração de

empregos, maior durabilidade e a possibilidade de produção dos blocos ao longo da

rodovia, por meio de fabricantes locais. Passados 8,5 anos da finalização da obra, o

pavimento não apresentava afundamentos ou vazios. A espessura não se reduzira e o

conforto ao rolamento continuava excelente. A Figura 2.18 mostra o aspecto de dois

trechos da estrada em Qwa-Qwa (MADRID, 2004).

Na América do Sul, alguns países vêm se destacando na construção de rodovias com a

utilização de PPC no revestimento de pavimentos, como a Costa Rica e a Colômbia.

As rodovias com pavimento intertravado na Costa Rica merecem atenção pela área de

implementação e pelo papel de suporte ao projeto de Eco-desenvolvimento de

Papagayo, na província de Guanacaste, no meio da Floresta Tropical Semi-úmida

costarriquenha. Seu revestimento é composto por PPC de 80mm de espessura,

retangulares com três formatos diferentes: 100mm x 100mm, 100mm x 200mm e

200mm x 200mm, em um padrão aparentemente aleatório, variando do espinha-de-

peixe ao formato de fileiras. O revestimento está assente sobre uma camada de 600mm

de espessura de base granular e 40mm de colchão de areia. A Figura 2.19 apresenta

aspectos deste pavimento.

No inicio de 2004, na Colômbia, foi concluída a construção de 680m de uma estrada na

montanha, na parte alta de Envigado, cidade a sudeste de Medelin. A estrada tem

largura de 7m e foi executada com PPC de 80mm de espessura, assentes sobre uma base

granular de 360mm e um colchão de areia de 40mm. O formato das PPC foi o

43

retangular de 200mm x 200mm, montadas em um padrão espinha-de-peixe. A Figura

2.20 mostra dois trechos deste pavimento.

A virtude principal de se construir estradas com pavimentos intertravados reside na

possibilidade de ter, pelo menos durante as obras, um uso intensivo de mão-de-obra,

algo em torno de um dia-homem/m2 de via. Adicionalmente, ganha-se a capacitação de

pessoas para este trabalho e a possibilidade de melhorar a renda das comunidades em

vários serviços. Ganha-se, também, qualidade de vida, com o estímulo para uma

sensação de orgulho e participação da comunidade, além, é claro, da melhoria da

própria estrada.

Para a engenharia, os pavimentos de blocos são de fácil execução e exigem pouca

manutenção, que pode ser feita pela própria comunidade local, sem a necessidade de

equipamentos sofisticados. E as rodovias podem ser projetadas para qualquer nível de

tráfego (desde muito leve até muito pesado), usando o mesmo tipo de revestimento:

blocos, camada de areia para assentamento e areia de rejuntamento. Todos os insumos

são de produção nacional, com grande vida útil e recicláveis, caso necessário.

São países em desenvolvimento os que lideram o uso de pavimentos intertravados em

estradas: Nicarágua, Costa Rica, Colômbia e, muito possivelmente, o Brasil, dado o

interesse do Estado de São Paulo em construir uma via com mais de 40km nas reservas

ecológicas localizadas na região Sul do Estado, que seria a mais longa rodovia

construída com esta tecnologia no mundo. O mais importante não é ressaltar que o

pavimento de blocos de concreto pode ser usado em estradas, mas sim que a técnica

pode ser ajustada para qualquer esquema de engenharia, organização e trabalho

(MADRI, 2004).

44

Figura 2.18 – Rodovia de PPC em Qwa-Qwa, África do Sul (MADRI, 2004)

Figura 2.19 – Rodovia construída com PPC na Costa Rica (MADRI, 2004)

Figura 2.20 – Rodovia construída com PPC na Colômbia (MADRI, 2004)

45

3 INSTRUMENTAÇÃO E AVALIAÇÃO DE

PAVIMENTOS

3.1 Instrumentação de Pavimentos

Segundo WERNECK (1996), os termos instrumentos e instrumentação podem ser

definidos da seguinte maneira:

• Instrumento: é geralmente um equipamento eletrônico que manipula sinais

elétricos que representam grandezas físicas, normalmente possuem uma entrada

de leitura de dados, a interface entre o meio e o instrumento, o processamento

do sinal e uma saída de dados. A variável física a ser medida pode ser, por

exemplo: temperatura, pressão, carga, etc. Os instrumentos medem, controlam,

atuam, monitoram, transferem ou registram informações úteis relativas a

eventos naturais ou tecnológicos. Por instrumentos podemos entender desde

voltímetros até analisadores digitais de espectro, de computadores até robôs;

• Instrumentação: pode ser definida como um conjunto de técnicas para o

projeto de desenvolvimento e construção de equipamentos eletrônicos.

Diversos estudos (VAN DEUSEM et al, 1992; SILVA, 2001; GONÇALVES, 2002)

vêem destacando a importância da instrumentação como elemento auxiliar na

interpretação do desempenho de estruturas de pavimentos. Pode-se destacar que,

atualmente, existem diversos tipos de instrumentos disponíveis para serem instalados

em estruturas de pavimentos. Estes equipamentos permitem a determinação de

parâmetros tais como: tensão e deformação horizontal, tensão e deformação vertical,

afundamentos na superfície do pavimento, sucção, temperatura e pluviometria.

Entretanto, alguns autores apontam dificuldades para a determinação de medidas

confiáveis de tensão vertical e horizontal no interior das camadas que constituem o

pavimento. Estas dificuldades devem-se aos seguintes aspectos (Hadala, 1967;

Hvorslev, 1976; Dunnicliff, 1998 apud GONÇALVES 2002):

• Relação existente entre a rigidez da célula instalada e a rigidez relativa do

material constituinte da camada;

• Uso de técnicas inadequadas de instalação dos equipamentos.

46

Pode-se dizer que a instalação de instrumentos para o registro de dados da distribuição

de cargas ou tensões pode ser realizado durante ou após o período de construção do

trecho. Os locais mais comuns para as instalações são: no fundo da camada de

rolamento e no topo do subleito. Um aspecto importante de ser observado na escolha

dos sensores a serem utilizados para instrumentar estruturas de pavimentos, é que sua

instalação no interior das camadas da estrutura pode vir a distorcer a distribuição de

tensões e de deformações esperadas. Tentando evitar isto, é necessário que o sensor

tenha, na medida do possível, as características de rigidez do material da camada

(GONÇALVES, 2002).

Para a escolha dos equipamentos a serem utilizados, deve-se levar em conta o seu

desempenho, com base em determinadas características do instrumento aceitas

universalmente. Estas características são utilizadas para caracterizar tais instrumentos,

de um modo geral, e possibilitar a comparação entre suas performances. As

características mais comuns dos equipamentos são: (WERNECK, 1996):

• Faixa: ou range (do inglês), representa todos os níveis de amplitudes do sinal de

entrada nos quais se supõe que o instrumento opere;

• Resolução: é o menor incremento do sinal de entrada que é sensível ou pode ser

medido pelo instrumento;

• Sensibilidade: é a função de transferência do equipamento, isto é, a relação

entre o estimulo de entrada e o sinal de saída por ele produzido;

• Linearidade: quando se mede com o instrumento um valor padrão conhecido

que varia de maneira conhecida, se o instrumento for perfeito ou ocorrer um erro

desprezível, a “curva” obtida é uma reta; no entanto, como sempre ocorre um

erro, a curva obtida “foge” em alguns pontos da “curva” ideal (reta). A distância

máxima observada entre uma medida feita pelo instrumento e o valor padrão

dividido pela faixa e multiplicada por 100 fornece a linearidade (%);

• Histerese: se o estímulo de entrada, que existe em um instrumento, crescer até

um determinado ponto o instrumento irá acusar um certo valor, mas se o

estimulo começar de um ponto mais elevado e decrescer até o mesmo valor

anterior, o equipamento poderá acusar um valor diferente daquele acusado

anteriormente. Pode ocorrer histerese por diversas razões, como, por exemplo:

47

atrito mecânico dos ponteiros de um instrumento de medida, resposta de

freqüência, inércia molecular, etc;

• Exatidão ou erro: é a diferença absoluta entre o valor real e o valor medido

pelo instrumento. Pode ser dada em porcentagem ou em partes por milhão

(PPM) quando este valor for muito pequeno;

• Precisão ou repetibilidade: é a capacidade de se obter um mesmo valor em

diversas medidas; pode ser dada pelo desvio padrão das medidas efetuadas de

um mesmo valor ou pelo maior erro em qualquer medida;

• Estabilidade: é a capacidade de um instrumento voltar a situação de regime

permanente (steady state) depois de receber um sinal transitório, como um

degrau ou um pulso, por exemplo. Depende principalmente do ganho de

representação e da freqüência da ressonância do sistema.

VAN DEUSEN et al (1992) sugerem, ainda, alguns outros fatores a serem considerados

para a seleção de instrumentos a serem utilizados em pistas experimentais, que são eles:

• Durabilidade;

• Resistência Mecânica;

• Configuração Geométrica;

• Vida de Fadiga;

• Locais de Instalação.

3.1.1 Identificação dos Pontos de Instalação das Células

Para a identificação dos pontos de instalação, deve-se ter claro onde se localizam os

pontos críticos de tensões. Faz-se necessário inicialmente a identificação da estrutura do

pavimento a ser instrumentada. Para pavimentos flexíveis (como são considerados os

pavimentos intertravados), a distribuição das tensões geradas pela passagem das cargas

do trafego se dá de modo que as camadas de revestimento e de base aliviem as tensões

normais verticais de compressão no subleito por meio de absorção de tensões

horizontais e verticais.

48

Devido à ocorrência de tensões de tração no limite inferior da camada de revestimento

flexível, o que no caso dos pavimentos asfálticos proporciona seu rompimento por

fadiga e nos pavimentos intertravados o deslocamento do colchão de areia e das peças

de PPC quando não se tem uma boa contenção lateral, nestes locais são encontradas as

tensões críticas provenientes da passagem do tráfego. Na Figura 3.1 é representada

esquematicamente a zona de tração abaixo da camada de revestimento, enquanto na

Figura 3.2 está o esquema de distribuição de tensões na estrutura de um pavimento

intertravado (HALLACK, 1998).

Segundo HUANG (1993), a verificação das tensões verticais de compressão são

necessárias para o controle das deformações permanentes, devido ao fato das

deformações plásticas serem proporcionais às deformações elásticas nos materiais de

pavimentação.

Figura 3.1 – Representação esquemática de zona de tração abaixo da camada de

revestimento (MEDINA, 1997)

49

Figura 3.2 – Distribuição de tensões no interior de um pavimento intertravado

(HALLACK, 1998)

3.1.2 Instrumentação em Estruturas de Pavimentos

A finalidade principal da instrumentação em estruturas de pavimentos in situ é a

obtenção de subsídios que possibilitem uma explicação racional do desempenho

oferecida ao longo de sua vida de serviço (GONÇALVES, 2002).

Para SHACKEL (1990), devido à simplicidade e aos baixos custos muitas, organizações

vêem conduzindo ensaios de distribuição de tensões em pavimentos intertravados

utilizando discos rígidos para a aplicação do carregamento no revestimento. Estes

estudos possuem pouca correlação com o desempenho dos pavimentos sob a ação do

tráfego. Entretanto, tornam-se úteis quando são utilizados para medir a equivalência

estrutural entre pavimentos com diferentes estruturas e também para verificar a

distribuição de tensões normais verticais e cisalhantes horizontais.

C A R G A D A R O D A

C A R G A SO B R E A B A SE

C A R G A SO B R E O SU B L E IT O

C A R G A S O B R E A S PE Ç A S

50

SANTANA (1993b) e SHACKEL (1990) citam os estudos realizados por KNAPTON

(1976), onde realizou-se um estudo laboratorial no chamado “Poço de Prova”, no qual,

foram ensaiadas PPCs de seis formatos diferentes, assentadas sobre uma camada de

colchão de areia de 6cm (após compactação 5cm) espalhada sobre uma placa de

concreto armado. Os blocos foram montados sob o arranjo espinha de peixe e linear. Na

placa de concreto foram dispostas vinte e seis células de carga para determinar as

tensões normais verticais transmitidas pelo conjunto PPCs/colchão de areia, devido a

um carregamento na superfície sobre placa rígida (diâmetro da placa rígida de 25cm). O

Poço de Prova possuía 4m2 de área superficial. CLARK (1981) estendeu este trabalho,

analisando também os efeitos do carregamento em uma camada de base.

WELLNER & GLEITZ (1996) estudaram as deformações permanentes e elásticas da

superfície de pavimentos intertravados com o auxílio de LVDTs (“Linear Variable

Diferencial Transducer”), posicionados a distâncias fixas do centro de aplicação do

carregamento. Neste experimento, foram medidas as deformações elásticas, após uma

série de repetições de ciclos de carregamentos dinâmicos, (10.000, 125.000, 500.000 e

1.000.000 de ciclos). Foram testados três tipos de blocos (retangular, dentado e uma

peça especial dentada em formato de “L”) de 80mm de espessura. Alguns resultados

encontrados por WELLNER & GLEITZ (1996) podem ser observados na Figura 3.3 e

Figura 3.4.

A experiência brasileira em instrumentação ainda é pequena, merecendo ênfase os

seguintes experimentos: o trecho experimental construído em 1976, em Santa Catarina,

na BR101, na localidade de Nova Brasília, município de Imbituba (PINTO et al., 1977);

a instrumentação do painel de pavimento flexível, construído na COPPE/UFRJ em 1979

(MOTTA, 1979); a Pista Experimental Circular do IPR/DNER instrumentada em 1993

para a pesquisa de concreto rolado (DNER,1993); a construção e instrumentação de

uma pista experimental com 9,8m de comprimento por 3m de largura no campus da

USP na cidade de São Paulo, para estudar o comportamento de placas de WTUD

(“Whitetopping Ultra Delgado”) quando submetidas ao efeito do empenamento térmico

(PEREIRA et al., 2000).

51

SILVA (2001) descreve a instrumentação, realizada em 1998, da Pista Circular

Experimental do IPR/DNER com seis extensômetros e duas células de carga, para a

pesquisa de whitetopping – WT. Relata ainda que em outubro de 2000 foram instalados

onze termopares nessa pista para monitorar a temperatura das placas de whitetopping .

GONÇALVES (2002) relata a instrumentação de seis Pistas Experimentais na

Universidade Federal do Rio Grande do Sul para estudar o desempenho de misturas

asfálticas convencionais e modificadas com polímeros, nas quais foram instalados

medidores de tensões e deformações em toda a estrutura dos pavimentos pesquisados.

As cargas de tráfego eram aplicadas pelo Simulador de Tráfego UFRGS-DAER, onde

variaram-se os níveis, as formas de carregamento e a pressão de inflação dos pneus.

Figura 3.3 – Deformações elásticas encontradas por WELLNER & GLEITZ (1996)

para pavimentos intertravados

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 75

Distância do Centro de Aplicação do Carregamento (cm)

Def

orm

ação

Elá

stic

a (m

m)

1000000 500000 125000 10000

0 15 30 50 75

52

Figura 3.4 – Deformações elásticas no centro de aplicação do carregamento

(WELLNER & GLEITZ, 1996)

3.2 Avaliação de Pavimentos

A avaliação de pavimentos destina-se ao levantamento de informações e parâmetros,

que irão permitir uma tomada de decisões relativas ao que fazer com o pavimento

avaliado (RODRIGUES, 1995a). A avaliação visará, portanto, a determinação dos

seguintes parâmetros:

• Determinar as necessidades atuais e futuras de manutenção dos pavimentos ao

longo da rede viária;

• Estimar a vida restante dos pavimentos;

• Calcular o custo operacional dos veículos;

• Determinar índices de condição ou aptidão dos pavimentos, que possam vir a ser

úteis para efeito de priorização em obras de restauração.

Para o DNER (1983), a medição das características do pavimento e a avaliação dos

dados obtidos têm três principais objetivos:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1.000.000

Nº de CiclosD

efor

maç

ão E

lást

ica

(mm

) no

Cen

tro

de A

plic

ação

do

Car

rega

men

to

Retangular Dentada Especial "L"

500.000125.00050.000 250.000 1.000.0001.000

53

• Verificar se a função pretendida ou o desempenho esperado está sendo

alcançado;

• Fornecer informações para o planejamento da restauração do pavimento

existente;

• Fornecer informações para melhorar a tecnologia de projeto, construção e

manutenção.

A avaliação de pavimentos constitui-se nas seguintes categorias:

• Avaliação da Condição Estrutural

• Avaliação da Condição Funcional

3.2.1 Avaliação Estrutural

A avaliação da condição estrutural de um pavimento implica em avaliar sua capacidade

de resistir aos esforços e a deterioração provocada pela passagem das cargas de tráfego.

Pode-se dizer que, para uma adequada análise desta condição, é necessária a obtenção

dos seguintes elementos (GONÇALVES, 1999):

• Parâmetros que descrevam a deformabilidade elástica ou viscoelástica dos

materiais das camadas, para a obtenção das tensões e deformações induzidas

pelas cargas de tráfego nas estruturas dos pavimentos;

• Parâmetros que descrevam a resistência dos materiais ao acúmulo de

deformações plásticas sob cargas repetidas, os quais são funções da natureza do

material, de suas condições de umidade e densidade, entre outras;

• Integridade das camadas asfálticas e cimentadas.

Em um sentido mais amplo, a avaliação estrutural de um pavimento consiste no cálculo

das respostas da estrutura à passagem das cargas de tráfego, na forma de tensões,

deformações e deflexões nos pontos críticos da estrutura, de modo que se possa avaliar

sua capacidade de resistir aos mecanismos de degradação provocada pela ação repetida

das cargas de tráfego (RODRIGUES, 1995b).

A avaliação estrutural de pavimentos, nos últimos anos, tem merecido uma atenção

especial dos engenheiros rodoviários, pois uma correta determinação da condição

estrutural é de grande e fundamental importância para a aplicação de métodos

54

mecanísticos-empíricos de projeto de pavimentos novos ou de reforços. Os

procedimentos mecanísticos, nos quais o pavimento é tratado como uma estrutura

dividida em camadas de comportamento elástico ou visco-elástico, permite cálculos das

tensões e deformações geradas pela passagem das cargas de tráfego, cujos valores

podem ser correlacionados com o desempenho destes pavimentos.

Para a obtenção destes parâmetros pode-se lançar mão de duas alternativas

complementares entre si para a obtenção de dados que irão permitir a realização da

análise tensão versus deformação:

• Avaliação Estrutural por Ensaios Destrutivos;

• Avaliação Estrutural por Ensaios Não Destrutivos.

3.2.1.1 Ensaios Destrutivos

Pode-se dizer que as avaliações estruturais por ensaios destrutivos consistem na abertura

de poços de sondagem para a identificação da natureza e da espessura das camadas do

pavimento, bem como a coleta de amostras dos materiais constituintes das mesmas, para

futuros ensaios laboratoriais. Inclui-se em ensaios destrutivos a determinação em

laboratório de índices de caracterização (CBR, LL, LP), propriedades físicas

(granulometria, densidade, umidade, entre outros) ou propriedades fundamentais aos

procedimentos mecanísticos (módulo de resiliência, resistência à tração ou a

compressão, fadiga e deformação permanente sob cargas repetidas).

Entretanto, pode-se dizer que as propriedades citadas anteriormente, medidas em

laboratório, não refletem, de maneira total, o desempenho do material no campo

somando-se ainda, que os métodos de laboratório não representam com exatidão as

mudanças das características mecânicas dos materiais sob a ação de cargas combinadas

com o clima, que ocorre no campo com o passar do tempo (MACÊDO, 1996).

Ensaio Triaxial Sob Cargas Repetidas

55

Nos últimos anos, ensaios triaxiais sob cargas repetidas – ou ensaios triaxiais

dinâmicos, vêem sendo amplamente utilizados para a investigação do comportamento

de materiais granulares e finos, para a utilização em camadas inferiores do pavimento.

As deformações resilientes são deformações elásticas, no sentido de que são

recuperáveis, entretanto, não variam necessariamente de modo linear com as tensões

aplicadas e dependem de vários fatores que não são considerados no conceito

convencional de elasticidade (DNER, 1996).

Os ensaios triaxiais dinâmicos são compostos, basicamente, por duas fases. A primeira

fase, chamada de fase de condicionamento, tem por objetivo reduzir a influência das

deformações plásticas permanentes que ocorrem nos primeiros estágios e reduzir ao

máximo o efeito da história das tensões no valor do módulo de resiliência. Pode ser

descrito como uma seqüência de carregamentos dinâmicos que permite ao material uma

condição de pré-adensamento (FERREIRA, 2002). Na segunda fase do ensaio, são

obtidos os valores de MR. Para cada par de tensões σd e σ3 aplicadas, é realizada a

medição da deformação resiliente. Então, é calculado o módulo de resiliência, obtendo-

se, por regressão linear, os valores de k1, k2 e k3 dos modelos correspondentes ao

comportamento resiliente adotado.

No Brasil, a partir do convênio entre a COPPE/UFRJ e o IPR, no ano de 1977, iniciou-

se a realização de ensaios dinâmicos que permitiram quantificar o módulo de resiliência

de materiais utilizados em pavimentos. Nesta época, o equipamento montado era

semelhante ao desenvolvido na Universidade de Berkeley, onde se ensaiavam amostras

de 5cm de diâmetro e de 10cm de altura. Atualmente, pode-se ensaiar corpos de prova

de 10cm x 20cm e de 15cm x 30cm no Laboratório de Geotecnia da COPPE. O avanço

computacional das últimas décadas proporcionou a automação deste ensaio e uma

redução significativa dos erros laboratoriais; no caso da COPPE, a automação foi

elaborada por VIANNA (2002).

Os ensaios triaxiais dinâmicos são cada vez mais utilizados no Brasil e no mundo para a

caracterização mecânica dos materiais empregados em projetos rodoviários.

56

Para a realização do ensaio, aplica-se uma tensão desvio (σd) e uma horizontal (σ3) e

medem-se as deformações específicas verticais recuperáveis (εr).

Segundo MACÊDO (1996), pode-se dizer que primeiramente, ocorre uma compressão

volumétrica devido à aplicação de uma pressão confinante (σ3). A aplicação da tensão

desvio (σd) resulta em uma redução da altura do corpo de prova. Parte desta redução, no

descarregamento, é recuperada – deformação elástica ou resiliente, e parte é absorvida

pela amostra –deformação plástica.

O módulo de resiliência (MR), que é uma estimativa do módulo secante de Young,

porém dinâmico, é determinado pela seguinte relação:

MR = σd / εr

Onde:

• MR = módulo de resiliência;

• σd = tensão desvio aplicada ciclicamente;

• εr = deformação específica axial recuperável.

Como o MR não é linear com o estado de tensões, utilizam-se modelos para expressar a

relação do MR com as tensões confinantes e desvio. Um modelo genérico para qualquer

tipo de solo é o chamado de Modelo Composto, que foi proposto por MACÊDO (1996).

O Modelo Composto é expresso por:

MR = k1 . σ3 k2 . σd

k3

Onde:

• k1, k2 e k3= parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais;

• σ3 = tensão de confinamento;

• σd = tensão desvio axial.

57

3.2.1.2 Ensaios Não Destrutivos

A avaliação estrutural por ensaios não destrutivos (NDT) consiste na realização de

provas de carga “insitu” para a medida de parâmetros de resposta da estrutura às cargas

de roda em movimento. As respostas medidas são as deflexões (deslocamentos verticais

de superfície) cuja medida é obtida de maneira simples e confiável, razão pela qual a

totalidade dos equipamentos utilizados para a realização de ensaios não destrutivos são

deflectômetros (GONÇALVES, 1999).

Os ensaios NDT provocam menores interrupções no tráfego, fornecendo assim maior

flexibilidade para a avaliação quantitativa da condição do pavimento em qualquer

estágio de sua vida de serviço e possibilita o retorno no mesmo ponto a cada avaliação.

Dentre as principais vantagens da utilização deste ensaio pode-se citar (MACÊDO,

1996):

• Determinação dos módulos das camadas do pavimento, que possibilitam realizar

melhor julgamento acerca da integridade estrutural das camadas de um

pavimento;

• Formação de uma base de dados para os métodos mecanísticos de projeto de

reforço estrutural do pavimento;

• Formação de uma base de dados para a utilização em Sistemas de Gerência de

Pavimentos;

• Mede-se a resposta real do pavimento ao carregamento aplicado, sem submeter

os materiais aos distúrbios causados pela retirada de amostras.

WITCZAK (1989) agrupou o histórico dos ensaios deflectométricos em três fases de

sua evolução, úteis a diferentes níveis de exigência de um projeto de engenharia. Com o

reconhecimento destas fases distintas, passa-se a evitar interpretações errôneas sobre o

comportamento das camadas constituintes da estrutura de um pavimento em situações

específicas, onde se torna inevitável o uso de tecnologias limitadas. Estas fases, de

acordo com a referência acima citada, são:

58

1a FASE: Relação deflexão máxima x Vida dos pavimentos

Nesta fase, media-se apenas a deflexão máxima obtida sob a condição de cargas

conhecidas e através de um critério de ruptura empírico se estimava a vida restante do

pavimento.

2a FASE: Curvas múltiplas de deflexão x Vida dos pavimentos

Nesta fase, reconheceu-se que, embora a deflexão máxima sob a atuação de uma

determinada carga representasse a condição estrutural de um pavimento, em alguns

casos não conseguia explicar o comportamento global da estrutura. Foi detectado que,

em certos casos, altas deflexões eram medidas em locais com um bom conceito de

serventia e, em outros locais, em que o pavimento apresentava baixas condições de

serventia, as deflexões obtidas eram menores. Com isto, tornou-se necessária a

definição de outros parâmetros que, em conjunto com a deflexão máxima, fornecessem

informações mais adequadas acerca do estado estrutural do pavimento.

Dentre as características desta fase, pode-se apontar as seguintes:

• O reconhecimento de que os pavimentos rompem-se por mais de um mecanismo

de ruptura: fadiga do revestimento asfáltico e deformação plástica da camada de

subleito;

• Uso da deflexão máxima (D0) e do raio de curvatura (RC) como indicadores da

capacidade estrutural do pavimento.

3a FASE: Análise das bacias de deflexão

Esta é a fase atual, que se caracteriza não apenas pela obtenção da bacia de deflexão,

mas também pela utilização de teorias que visam a avaliação do comportamento

mecânico dos materiais “insitu”, a chamada retroanálise das bacias de deflexões.

Sobre as vantagens e limitações dos ensaios deflectométricos pode-se destacar entre as

suas diversas aplicações, associadas a equipamentos modernos e a técnicas apropriadas

(WITCZAK, 1989):

59

• Delineamento e análise das seções homogêneas, levando em consideração a

distribuição estatística das propriedades em campo;

• Variabilidade e confiabilidade no projeto;

• Efeitos sazonais e anuais devido ao ambiente;

• O papel das deflexões nos Sistemas de Gerência de Pavimentos;

• Controle de qualidade no campo, comparando os módulos obtidos para as

camadas com os requeridos em projeto;

• Usos especializados em pavimentos rígidos, como, por exemplo, no estudo da

eficiência da transferência de cargas nas juntas de placas de concreto.

Além destas, pode-se destacar que os ensaios deflectométricos são relativamente

baratos, permitindo que sejam ensaiados muitos mais pontos sem maiores

conseqüências para a normalidade do tráfego (MACÊDO, 1996). Dentre os

equipamentos desenvolvidos para a medida de deflexões dois se destacam a Viga

Benkelman e o FWD, que serão descritos a seguir.

Viga Benkelman

A viga Benkelman (vB) pode ser descrita como um equipamento simples e barato

utilizado para determinar as deflexões de um pavimento. Foi desenvolvida, na década de

1950, na WASHO Road Test, pelo engenheiro A. C. Benkelman e seu uso, desde então,

tem sido crescente e de grande importância para trabalhos, pesquisas e projetos de

reforços de pavimentos em todo o mundo (HAAS et al, 1994).

Sua utilização, no Brasil, de forma sistemática para a avaliação estrutural de pavimentos

flexíveis, pode ser considerada uma prática estabelecida desde a década de 1960.

Segundo MACÊDO (1996) os primeiros trabalhos publicados sobre o assunto devem-se

a Aratangy1, Lobo Carneiro2,3 e Parreira4.

1. ARATANGY,N. J., (1962). “Medidas de Deformações dos Pavimentos” 3a RAP’v, ABPV, Rio de Janeiro/RJ.

2. LOBO CARNEIRO, F. B., (1963). “Viga Benkelman, Instrumento Auxiliar ao Engenheiro de Concervaçao”.

6aRAP’v 3. LOBO CARNEIRO, F. B., (1965). “ ”Record No 128 HRB 4. PARREIRA, O. A., (1969).”Determinação das Características Estruturais de Pavimentos a partir da Linha de

influência Obtida em Ensaios de Cargas com Pneus”. Tese de Especialista, LNEC.

60

A viga Benkelman foi desenvolvida com a finalidade de medir-se a Deflexão Máxima

(D0) e, posteriormente, o Raio de Curvatura (RC). Estes, porém, são os únicos

parâmetros confiáveis que podem ser medidos com a mesma. Como estes dados são

insuficientes para o cálculo dos módulos de resiliência das camadas devem ser coletadas

amostras de alguns, ou de todos, os materiais das camadas constituintes para a

determinação de seus respectivos módulos em laboratório (DNER, 1996). Ao contar

com esta complementação, pode-se dizer que os resultados encontrados, com a viga

Benkelman, são tão confiáveis quanto os determinados com o auxílio do Falling Weith

Defletometer (FWD) em uma avaliação estrutural (RODRIGUES, 1995).

A viga Benkelman é considerada um deflectômetro quase-estático, isto é, as cargas

aplicadas ao pavimento movem-se a baixas velocidades (da ordem de 3km/h) e as

cargas são em verdadeiras grandezas aplicadas em eixos de caminhões (DNER, 1996).

A viga Benkelman é formada por um conjunto de sustentação em que se articula uma

haste metálica interfixa, dividindo a barra em duas partes proporcionais, cujos

comprimentos a e b seguem as relações de 2/1, 3/1 ou 4/1, como o indicado na Figura

3.5

Figura 3.5 – Esquema da viga Benkelman (DNER, 1994)

A extremidade do braço maior contém a ponta de prova. Na extremidade de braço

menor é fixado um extensômetro com precisão de centésimos de milímetro (10-2mm) e,

61

com a finalidade de evitar eventuais inibições do ponteiro do extensômetro, é colocado

um pequeno vibrador no mesmo (DNER, 1994).

As medições são feitas inserindo a ponta de prova entre as rodas de um caminhão com

8,2tf de carga no eixo traseiro, simetricamente distribuídas em relação às rodas.

Posicionado o caminhão e ajustada a viga, são feitas as leituras nos pontos pré-

estabelecidos, quando se quer medir toda a bacia de deflexão. A Figura 3.6 mostra, de

maneira esquemática, o sistema de referência da viga e do caminhão (DNER, 1994).

Figura 3.6 – Esquema do sistema de referência na viga e no caminhão (DNER, 1994)

Para a determinação da bacia de deformação por intermédio da viga Benkelman, as

estações devem ser convenientemente marcadas e estar localizadas nas trilhas de rodas,

de maneira que as rodas traseiras do veículo mantenha-se a uma distância fixada da

borda do revestimento, de acordo com a Tabela 3.1.

Segundo ROCHA FILHO e RODRIGUES (1996), este ensaio pode ser feito de duas

formas:

• Com o caminhão sendo deslocado à frente, a baixa velocidade constante e, ao

passar sobre cada ponto pré-determinado, é feita a leitura, método conhecido

como Creep Speed Normal Deflection;

62

• Com o caminhão se deslocando e parando em cada ponto de medição, método

conhecido como Creep Speed Rebound Deflection (método mais utilizado no

Brasil).

Tabela 3.1 – Localização dos pontos de leitura de deflexão (DNER, 1994b)

Largura da Faixa

de Tráfego (m)

Distância à Borda do

Revestimento (m)

2,70 0,45

3,00 0,60

3,30 0,75

3,50 ou mais 0,90

ROCHA FILHO e RODRIGUES (1996) fazem os seguintes comentários em relação à

avaliação estrutural feita com a viga Benkelman tradicional:

• Apresentam elevada dispersão nas deflexões medidas;

• A dispersão aumenta quanto mais distante do ponto de aplicação da carga a

medição for feita;

• A dispersão das leituras é um pouco menor quando realizadas com o caminhão

parando em cada ponto;

• A precisão dos resultados é função de vários fatores, como: habilidade do

motorista; condições mecânicas do veículo (embreagem e freios); experiência,

habilidade e coordenação da equipe responsável pelas leituras.

Porém, a partir da automação das leituras da viga Benkelman, é possível melhorar muito

a confiabilidade das medidas. A viga Benkelman automatizada é operada segundo o

mesmo princípio da viga Benkelman comum. A diferença consiste no fato que a viga

automatiza mede e grava automaticamente as deflexões ponto a ponto enquanto o

operador dirige o veículo de teste (HAAS et. al., 1994). CERATTI et. al. (2000) usaram

um equipamento automatizado que permite que sejam feitas leituras de deflexão a cada

5cm, desde o ponto de aplicação do carregamento até quando não há mais influência do

próprio, o que possibilita a obtenção de uma bacia deflectométrica mais acurada.

63

Desde 1969, é utilizada no LNEC de Lisboa a viga Benkelman automatizada, para o

levantamento das bacias de deflexão (MEDINA et al, 1994). No Brasil, passou-se a

contar com a viga Benkelman automatizada somente a partir de 1999, portanto com 30

anos de atraso.

Dentre as principais vantagens deste equipamento, destacam-se:

• A sensibilidade das medições, uma vez que a viga Benkelman automatizada

utiliza em geral sensores do tipo LVDT;

• Obtenção mais precisa da bacia deflectométrica;

• Registro automático das deflexões e da distância radial em relação ao ponto de

aplicação do carregamento.

São exemplos deste tipo de equipamento:

• O Defletógrafo Lacroix, desenvolvido na França;

• O British Pavement Deflection, desenvolvido no Reino Unido, segundo o mesmo

princípio do Defletógrafo Lacroix;

• O California Traveling Deflectometer, desenvolvido no Estados Unidos;

• Os Defletógrafos Digital Solotest e SIGEO, desenvolvidos no Brasil.

MALYSZ (2004) construiu um trecho experimental de pavimento intertravado de

blocos de concreto vazados, para comparação de desempenho com um pavimento

asfáltico permeável de PMF (pré-misturado a frio). Em sua pesquisa, realizou uma

campanha de ensaios deflectométricos com a viga eletrônica de ambas as estruturas,

compostas por uma base de 30cm de brita permeável envolta em uma manta de geotextil

impermeável. Os resultados das avaliações realizadas por MALYSZ (2004) podem ser

observadas na Tabela 3.2 e na Figura 3.7. MALYSZ (2004) relata uma sensível

melhoria na condição estrutural do pavimento, que as deflexões máximas (D0)

diminuíram após quatro meses de uso, e os raios de curvatura aumentaram, nota-se

também que as deflexões no blocos de concreto vazados foram menores que no

pavimento com PMF e aponta que estes resultados resultam de um bom intertravamento

entre os blocos.

64

Tabela 3.2 – Parâmetros calculados a partir das bacias de deflexão (MALYSZ, 2004)

PMF Blocos Vazados Data do

Levantamento D0

(10-2mm)

σ

(10-2mm)

Rc

(m)

D0

(10-2mm)

σ

(10-2mm)

Rc

(m)

8/10/2003 250 37 19 201 37 30

11/02/2004 187 40 40 167 20 58

Figura 3.7 – Bacias de deflexão medidas no pavimento com PMF e com blocos

vazados (MALYSZ, 2004)

Bacias de deflexão medidas no pavimento de PMF

Bacias de deflexão medidas nos blocos vazados

65

FWD

Os equipamentos de carregamento por impulso geralmente transmitem o esforço ao

pavimento através de um conjunto de pesos que caem sobre uma placa de carga. Estes

equipamentos são tipicamente conhecidos como Falling Weight Deflectometer (FWD)

(HAAS et al, 1994).

Os equipamentos tipo FWD simulam o efeito da passagem de uma roda em movimento

sobre o pavimento. Tal simulação é feita por meio da queda de um conjunto de massas,

de uma determinada altura, sobre um sistema de amortecedores capazes de transmitir ao

pavimento um pulso de carga com formato aproximadamente igual a uma senóide. A

força de pico imposta ao pavimento pode ser determinada através da seguinte expressão:

F = (2.m.g.h.k.)1/2

Onde:

• F é a força de pico;

• m é a massa que cai;

• g é a aceleração da gravidade;

• h é a altura de queda;

• k é a constante de mola do sistema amortecedor.

Esta equação acima é obtida igualando-se a energia potencial da massa antes de sua

queda ao trabalho desenvolvido pelos amortecedores após a queda (CARDOSO, 1995).

O carregamento é transmitido ao pavimento através de uma placa de 30cm de diâmetro.

A carga é medida através de uma célula de carga e aplicada durante de 25 a 30ms,

tempo correspondente ao da passagem de um veículo com velocidade de 60 a 80km/h.

Na realidade, o FWD aplica pulsos de carga no pavimento em forma de ondas, que se

propagam no interior da estrutura a velocidades finitas e são registradas em diferentes

instantes pelos sensores. As deflexões são medidas através de sete sensores: geofones,

66

no caso do FWD da marca Dynatest e LVDTs, no caso do FWD da marca KUAB. Estes

sensores estão dispostos da seguinte forma: um no centro da placa e os outros em

distâncias pré-estabelecidas, ao longo de uma barra metálica de até 4,5m de

comprimento (CARDOSO, 1995).

As deflexões são medidas e armazenadas em um computador, que está ligado ao FWD

através de um cabo. Simultaneamente, são registrados os valores de temperatura da

superfície do revestimento e do ar, a força aplicada ao pavimento e a distância

percorrida.

No Brasil, existem dois modelos de deflectômetros de impacto FWD: o Dynatest versão

norte-americana e o KUAB, sueco, sendo hoje nove equipamentos em uso. As

principais diferenças entre os dois tipos de deflectômetro de impacto existentes no país

são em relação à placa de aplicação do carregamento e ao número de elementos usados

para simular a ação do tráfego. Enquanto o modelo da Dynatest possui uma placa rígida

e um conjunto de massas, o modelo KUAB possui placa segmentada em 4 (quatro)

partes unidas por êmbolos e dois conjuntos de massa.

HACHIYA & TAKAHASHI (1998) utilizaram o FWD para determinar as deflexões em

duas séries de pavimentos intertravados experimentais: na primeira série com

pavimentos intertravados novos e na segunda com pavimentos de blocos de concreto

destinados a reabilitação. Desta forma, o planejamento e a implementação iriam utilizar

métodos de pavimentos flexíveis para projetar os pavimentos intertravados; e

finalmente desenvolver métodos e procedimentos para projetos de pavimentos

intertravados.

KARASAWA et al. (2000) relatam que o problema da ruptura nos blocos de concreto

dos pavimentos intertravados está intimamente ligado aos efeitos causados pelas altas

deflexões da superfície e das juntas entre os blocos. Pode-se dizer, também, que as

deflexões diminuem substancialmente após um ano de utilização do pavimento, período

este, necessário para a estabilização da movimentação do colchão de areia e das juntas

entre os blocos (HATA & YAGINUMA, 1992).

67

3.2.2 Avaliação Funcional

A avaliação funcional se correlaciona com o conforto ao rolamento do pavimento e

engloba o conceito dos usuários quanto ao nível de serviço fornecido pelo pavimento,

bem como se correlaciona com estimativas quanto a custos operacionais dos veículos.

Normalmente, pode ser composta por uma avaliação subjetiva, quando é atribuída uma

nota de 0 a 5 às condições gerais da via, e por uma avaliação objetiva, que pode ser

exemplificada pela medida da irregularidade longitudinal.

Alguns outros componentes de uma avaliação funcional são os indicadores de segurança

de uma determinada via. A resistência à derrapagem em pista molhada pode ser medida

por alguns dos inúmeros equipamentos que os engenheiros tem à disposição. O perfil

transversal da via pode ser medido por perfilômetros transversais, que permitem a

medida de afundamentos de trilha de roda os quais influem diretamente no potencial de

ocorrência de hidroplanagem.

3.2.2.1 Irregularidade

Pode-se conceituar irregularidade longitudinal, ou simplesmente irregularidade de um

pavimento, como sendo um conjunto de desvios da superfície em relação a um plano de

referência ou ao greide de projeto. Desvios estes que podem afetar a qualidade do

rolamento, a dinâmica dos veículos e a ação dinâmica das cargas sobre a via. Em outras

palavras, a irregularidade longitudinal é a diferença entre cotas reais e teóricas do perfil

longitudinal de uma via (SOUZA et al., 2002).

As irregularidades podem ter origem em problemas no processo construtivo, assim

como no uso do pavimento após a execução, resultando do tráfego e do clima. A

irregularidade pode influir na interação da superfície dos pavimentos com os veículos

que utilizam uma determinada via, gerando efeitos sobre os veículos, sobre os

passageiros e motorista e sobre a carga transportada.

A importância da determinação da irregularidade longitudinal na percepção do conforto

dos usuários começou a ser pesquisada desde 1960. Alguns estudos demonstraram que

95% da avaliação relativa à serventia dos pavimentos da AASHO estava ligada

68

exclusivamente à irregularidade do perfil. O conhecimento da irregularidade de uma via

tem correlação com a qualidade ao rolamento, bem como com vários componentes dos

custos operacionais dos veículos. Portanto, a determinação da irregularidade pode ser

considerada como uma boa medida da serventia do pavimento (PINTO e PREUSSLER,

2002).

Diversos países já utilizam índices de serventia baseados exclusivamente em medições

de irregularidade. A sua importância têm sido também reconhecida como forma de

controle de execução de pavimentos novos.

Entre as diversas utilizações das medições das irregularidades longitudinais podem ser

destacadas as seguintes:

• Parâmetros utilizados na avaliação de pavimentos como subsídio ao diagnóstico

da situação existente;

• Definição de soluções de restauração ou manutenção de pavimentos;

• Auxílio ao cálculo de custos de operações de veículos;

• Controle na qualidade de execução de pavimentos novos;

• Auxílio às decisões de Sistemas de Gerência de Pavimentos;

• Atualização de modelos de previsão de desempenho;

• Estimativa da vida de serventia de uma via.

Medição da Irregularidade Longitudinal

A medição da irregularidade pode se dar em diversas escalas padronizadas, na

dependência do equipamento de medição.

No Brasil, a escala padrão de medição é o chamado QI (“Coeficiente de Irregularidade”

- ou “Índice Quarto de Carro”), reconhecido internacionalmente a partir do uso do

perfilômetro dinâmico de superfície, simplesmente chamado de GMR. O modelo quarto

de carro é um sistema formado por uma massa, uma roda, um amortecedor e uma mola.

A resposta à irregularidade pode ser obtida pela simulação de movimentos no quarto de

carro, e é aceita como medida padrão da irregularidade expressa em contagens por

quilômetro (cont./km).

69

Os dados de QI utilizados na Pesquisa de Inter-relacionamento de Custos Rodoviários

(PICR), obtidos de 1975 a 1981, foram feitos basicamente com o auxílio de

equipamentos tipo resposta. Os equipamentos utilizados foram o Perfilômetro Dinâmico

e o Maysmeter, que se baseiam na reação do equipamento às condições de superfície da

via (PINTO e PREUSSLER, 2002).

Como resultados de uma pesquisa internacional de medição de irregularidades

longitudinais, realizada em Brasília no ano de 1982, foi estabelecida a escala IRI

(“Internacional Roughness Index”). O IRI é considerado uma escala de referência

transferível para todos os sistemas de medição.

O IRI pode ser definido a partir de um perfil levantado por nível e mira ou um

equipamento similar, realizado em trilhas de rodas, com a finalidade de simular os

deslocamentos verticais induzidos dos deslocamentos de um quarto de carro. Este índice

é expresso pela relação entre os movimentos acumulados pela suspensão do veículo e a

distância percorrida por ele, a unidade do IRI é metros por quilometro (m/km).

Os conceitos de QI e IRI são bastante similares e, na prática, eles são altamente

correlacionados. Uma expressão aproximada entre QI e IRI á dada por:

QI(cont/km) = 13 IRI(m/km)

No Brasil, no que diz respeito às estradas pavimentadas, os valores de IRI são

classificados em faixas de qualidade, desde 1m/km, para estradas excelentes, até valores

superiores a 5m/Km, para vias muito ruins. Porém, existem diferentes classificações

quanto aos valores limites destinados a avaliar um determinado pavimento a partir da

irregularidade longitudinal, conforme mostrado na Tabela 3.3 (SOUZA et al., 2002).

70

Tabela 3.3 – Faixas de classificação de irregularidade com base no IRI (SOUZA et al

2002)

Brasil E.U.A Espanha Chile Uruguai

Excelente 1,0-1,9 Muito

Bom 0-0,95 Excelente 0-1,5

Muito

Bom 0-3,2

Bom 1,9-2,7 Bom 0,95-1,5 Aceitável 1,5-2,5 Bom 0-3,0 Bom 3,2-3,9

Regular 2,7-3,5 Regular 1,5-2,7 Regular 2,5-4,0 Regular 3,0-4,0 Regular 4,0-4,6

Ruim 3,5-4,6 Ruim >2,7 Não

Desejável>4,0 Ruim >4,0 Ruim >4,6

Péssimo >4,6

3.2.2.2 Avaliação da Resistência à Derrapagem

A resistência à derrapagem entre as superfícies de um pneu e do revestimento de um

pavimento é uma grandeza que afeta diretamente a segurança do usuário, tendo em vista

que é o principal fator que contribui para a parada do veículo durante a frenagem, ou em

sua permanência na trajetória em curvas horizontais. Outro fator de grande importância

na interação do pneu/pavimento é a presença de água, que forma uma película que vem

a “lubrificar” o contato.

Uma superfície resistente à derrapagem deve ter uma macrotextura suficientemente

rugosa com partículas facilmente visíveis, e uma microtextura áspera com bordas

pontiagudas para serem polidas pelos pneus. É muito importante o tipo de textura da

superfície do pavimento na resistência à derrapagem.

A variação do coeficiente de atrito longitudinal de rolamento é função da velocidade. As

superfícies ásperas em uma escala microscópica apresentam um alto coeficiente de

atrito a baixas velocidades (50km/h) e uma superfície polida tem baixo coeficiente de

atrito com a mesma velocidade. E a queda do coeficiente de atrito com o aumento da

velocidade decorre da ausência de macrotextura suficiente (PEREIRA, 1998).

Segundo PEREIRA (1998), muitas variáveis podem contribuir para a resistência à

derrapagem. Elas incluem o coeficiente de atrito, microtextura e macrotextura do

revestimento, variáveis de construção, características de drenagem da superfície,

71

volume de tráfego, meio ambiente, geometria da estrada, carga e velocidade do veículo,

profundidade das ranhuras e pressão dos pneus, experiência do motorista e densidade

das curvas.

Quando os pneus se deslocam sobre uma pista molhada devido à presença de uma

lâmina de água, na área de contato pneu/pavimento desenvolvem-se pressões

hidrodinâmicas. Estas pressões, em função da velocidade e da textura superficial

oferecida pela pista, podem atingir valores tais que tendem a levantar os pneus sobre

uma onda que se desenvolvem à sua frente. Se a carga aplicada aos pneus pelo peso do

veículo for menor que a resultante vertical direcionada para cima proveniente das

pressões hidrodinâmicas e os pneus deslizarem sem manter contato com o pavimento e

sem controle direcional, ocorre o fenômeno da hidroplanagem. São conhecidos três

tipos de hidroplanagem (APS et al., 2003):

• Hidroplanagem Dinâmica;

• Hidroplanagem Viscosa;

• Hidroplanagem de reversão da borracha do pneu ou por desvulcanização.

Medidas uniformes, seguras e acuradas devem ser obtidas para avaliar a resistência à

derrapagem de uma via e compará-la a um valor mínimo de segurança. No entanto, a

resistência à derrapagem de um pavimento não pode ser considerada como sendo a

única responsável pelas características gerais de segurança do tráfego, isto é, devem ser

encaradas como a capacidade do revestimento contribuir para o atrito entre o

pneu/pavimento, sob condições molhadas.

Pode-se citar diversos tipos de equipamentos para determinar o coeficiente de atrito

entre o pneu e o pavimento; entre eles:

• Skidometer – BV-11 Skid Trailler;

• Mark 2 Saab Friction Tester (SFT);

• Veículo de Frenagem Diagonal (Braked Vehicle – DBV);

• M 6800 – Ranway Friction Tester (RFT);

• Medidor de Valor µ (µ-meter);

• Pêndulo Britânico.

72

No Brasil, a avaliação de atrito é mais usual nas pistas de aeroportos do que em

rodovias ou vias urbanas. No caso dos aeroportos, a experiência brasileira é significativa

e se utilizam diversos equipamentos. Porém, a experiência em vias urbanas é escassa,

sendo que o equipamento mais comumente utilizado é o Pêndulo Britânico (utilizado

para avaliação do atrito nesta pesquisa), devido a baixos custos, facilidade de transporte

e manuseio simples (PEREIRA, 1998).

Pêndulo Britânico

O Pêndulo Britânico é um equipamento portátil, que foi desenvolvido para proporcionar

ao engenheiro rodoviário uma rotina de avaliação da resistência a derrapagem em

superfícies úmidas. O aparelho mede a resistência ao atrito entre a tira de borracha

(montada no final do braço do pêndulo) e a superfície da via simulando um veículo a

50km/h. PEREIRA (1998) apresenta valores mínimos de atrito sugeridos para alguns

locais, conforme apresentado na

Tabela 3.4. Na Tabela 3.5 (CRUZ, 2003) apresenta os valores de resistência à

derrapagem medidos com o Pêndulo Britânico para pavimentos intertravados.

O ensaio permite apreciar um aspecto das qualidades de aderência de uma superfície

rodoviária molhada, por atrito a baixa velocidade, de um patim de borracha sobre esta

superfície. O objetivo do ensaio é medir um coeficiente de atrito que é, por definição, a

média dividida por cem de um certo número de leituras efetuadas no mostrador do

aparelho (ABPv, 1999).

A velocidade admissível de uma pista pode variar de 50km/h até 130km/h. Assim, os

valores de resistência à derrapagem a 50km/h, não podem traduzir sozinhos o

desempenho a altas velocidades. A queda da resistência ao atrito com o aumento da

velocidade em pistas úmidas depende da textura da superfície e é consideravelmente

menor em pistas rugosas do que em lisas. Se esse ensaio for usado em pistas de altas

velocidades, é necessário um critério adicional indicando a textura (PEREIRA, 1998).

Segundo ARAÚJO (1994), o valor de atrito medido com o “µ-meter” pode variar de

0,77 para CPA (camada porosa de atrito), conforme apresentado na Tabela 3.6.

73

Tabela 3.4 – Valores mínimos sugeridos da resistência à derrapagem medido com o

Pêndulo Britânico (PEREIRA, 1998)

Categoria Tipo de Local Valor Mínimo

(superfície molhada)

A

Locais difíceis tais como:

(i) Pistas circulares;

(ii) Curvas com raio maior que 1,5m em qualquer

via;

(iii) Rampas, 1:20 ou inclinações com mais de

100m de comprimento;

(iv) Acesso para tráfego leve em qualquer via.

0,65

B

Rodovias nacionais e rodovias classe 1 e vias

urbanas de tráfego intenso (mais de 2.000

veículos/dia

0,55

C Todos os demais locais 0,45

Tabela 3.5 – Valores recomendados a resistência à derrapagem medidos com o Pêndulo

Britânico (CRUZ, 2003)

Valor BPN Categoria

> 0,65 Muito Bom

0,30 – 0, 65 Bom

0,25 – 0,34 Regular

< 0,24 Insatisfatório

74

Tabela 3.6 – Classificação de alguns tipos de pavimentos de acordo com o valor de

atrito do pavimento molhado medidos com o “µ-meter” (MAC LEMAN, 1980 apud

ARAÚJO, 1994)

Tipo de Pavimento Valor de Atrito no Pavimento

Molhado

Camada Porosa da Atrito 0,77

Concreto Asfáltico de Textura Fechada, Estriado 0,75

Concreto Asfáltico de Textura Aberta 0,74

Concreto Cimento Estriado 0,74

Concreto Asfáltico de Textura Aberta, Estriado 0,73

Concreto Asfáltico Novo, Estriado 0,73

Lama Asfáltica 0,70

Concreto Cimento Acabado com Escova de Aço 0,68

Concreto Cimento Acabado com Pente de Aço 0,68

Concreto Cimento com Textura Aberta 0,66

Concreto Asfáltico com Textura Fechada 0,66

Concreto Asfáltico Novo 0,62

CRUZ (2003) escolheu 2 traços para cada módulo de finura do concreto (MFC) para

confecção de PPC que foram submetidas ao ensaio de Pêndulo Britânico. Para cada

traço, foram realizados ensaios considerando a superfície da PPC na Via Seca, sem a

presença de água, e em Via Úmida, com presença de água corrente. Foram realizadas

cinco determinações em cada PPC ensaiada, e fez-se a média dos valores medidos. A

Tabela 3.7 apresenta os resultados obtidos por CRUZ (2003).

75

Tabela 3.7 - Resultados da resistência à derrapagem em PPCs, medidas com o pêndulo

britânico (CRUZ, 2003)

Identificação Pêndulo Britânico (BPN)

MFC MFC = 2,8 + ou – 0,2 MFC = 3,0 + ou – 0,2

Umidade do Concreto (%) 5,0% 7,0% 5,0% 7,0%

Consumo de Cimento

(kg/m3) 420

Via seca 0,83 0,83 0,85 0,79 Índice BPN

Via úmida 0,74 0,74 0,76 0,72

ITO et al. (2000) determinaram o coeficiente de atrito dinâmico para um pavimento

intertravado com velocidades variando de 20 a 80km/h, neste artigo não tendo sido

descrito o equipamento utilizado. Os coeficientes de atrito foram determinados em três

períodos: o primeiro após a construção, o segundo seis meses após a liberação ao

tráfego e o terceiro um ano após a liberação ao tráfego, objetivando realizar uma

comparação entre os resultados obtidos e determinar um possível polimento das peças

pela passagem dos veículos. A Figura 3.8 apresenta os valores de coeficiente de atrito

dinâmico encontrados por ITO et al. (2000).

Figura 3.8 – Valores de coeficientes de atrito dinâmico em pavimentos intertravados

(ITO et al, 2000)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Velocidade (km/h)

Coe

ficie

nte

de A

trito

Din

âmic

o

Após 12 meses Após 6 meses Após a Construção

76

3.2.2.3 Permeabilidade ou Drenabilidade de Pavimentos

A permeabilidade pode ser descrita como a capacidade de um meio poroso em permitir

a passagem de um líquido qualquer (água, óleo, etc). No caso de pavimentos, o meio

poroso a ser considerado pode se referir apenas à camada de revestimento ou a uma das

camadas constituintes (base, sub-base, etc.), chamada de camada drenante, ou ao

pavimento como um todo, onde toda a estrutura do pavimento tem por objetivo escoar a

água da superfície podendo ser chamado de pavimento drenante (MOTTA, 2005).

Experimentalmente, Darcy, em 1850, verificou como os diversos fatores influenciavam

a vazão da água e, baseado em seus experimentos, estabeleceu a teoria da

permeabilidade para os solos. O fluxo de água é proporcional ao gradiente hidráulico e à

área de uma amostra (PINTO, 2002):

Q = k.i.A

onde:

• Q = vazão;

• A = área do permeâmetro;

• i = gradiente hidráulico, que é a relação entre a carga que se dissipa na

percolação (h) e a distância ao longo da qual a carga de água se dissipa (L).

A Lei de Darcy pode ser escrita na seguinte forma:

Q = k.A.h/L

O gradiente hidráulico pode ser definido como a perda de carga por comprimento. A

perda de carga aumenta linearmente com a velocidade da água, uma vez que esta seja

transmitida por um fluxo laminar. Quando o fluxo da água torna-se turbulento, a relação

entre a perda de carga e a velocidade comporta-se de maneira não-linear. Assim, na

condição turbulenta do fluxo da água, a lei de Darcy, não é válida (COOLEY, 1999).

77

Dois ensaios distintos são usados para medir a permeabilidade da Lei de Darcy: o de

permeâmetro de carga constante e o de permeâmetro de carga variável. O ensaio de

carga constante é aplicável a materiais com coeficiente de permeabilidade relativamente

baixos, como as argilas, enquanto o ensaio de carga variável é recomendado para

materiais com coeficiente de permeabilidade mais elevados (COOLEY, 1999; PINTO,

2002). A Tabela 3.8 mostra valores típicos de coeficientes de permeabilidade de alguns

tipos de solos (PINTO, 2002).

Tabela 3.8 – Valores típicos de coeficientes de permeabilidade de alguns tipos de solos

(PINTO, 2002)

Tipo de Solos Coeficientes de Permeabilidade (cm/s)

Argilas <10-9

Siltes 10-6 a 10-9

Areia argilosas 10-7

Areias finas 10-5

Areias médias 10-4

Segundo COOLLEY (1999) e BROWN et al. (2004), diversos fatores foram

identificados e podem afetar a drenabilidade de pavimentos asfálticos. Entre eles, os

mais importantes são:

• Distribuição granulométrica e formato dos agregados;

• Composição molecular do ligante asfáltico;

• Vazios de ar no interior das camadas;

• Grau de saturação;

• Tipo de fluxo;

• Temperatura.

COOLEY (1999) apresenta a descrição de quatro tipos de permeâmetros testados em

seções experimentais de pavimentos nos Estados Unidos. Os testes realizados tiveram

como objetivo avaliar os quatro tipos de permeâmetros para se encontrar um que melhor

correlacione com os ensaios de laboratório, tenha boa repetibilidade e seja de manuseio

simples. Os permeâmetros utilizados na pesquisa estão apresentados na

78

Figura 3.9 (COOLEY, 1999). O permeâmetro que obteve os melhores resultados na

avaliação pretendida foi o Permeâmetro 3. O Permeâmetro 1, embora de fácil manuseio

do equipamento, não mostrou boa correlação com ensaios de laboratório.

QVIST & KIRK (1996) desenvolveram um tipo de permeâmetro para determinar a

infiltração da água em pavimentos de blocos de concreto, na Dinamarca. O

permeâmetro consiste em um tanque, na parte superior, para o armazenamento da água,

sustentado por um tripé, para o nivelamento, tendo no contato entre o equipamento e a

superfície do pavimento um cilindro plástico. O cilindro e o tanque estão conectados

por duas pipetas; a primeira é utilizada para levar a água do tanque até o cilindro e a

segunda é utilizada como uma torneira, que é acionada para começar e encerrar o

ensaio. A seção do cilindro, em contato com o pavimento, possui uma área de 0,07m2.

IMAI et al. (2003); KARASAWA & SUDA (1996); e SHACKEL et al. (1996)

utilizaram em seus trabalhos o “Constant Water Lavel Type Permeability Tester”

(CWLTPT) para medir a drenabilidade de algumas estruturas de pavimentos

intertravados. Este equipamento mede a permeabilidade de toda a estrutura de um

pavimento permeável, por meio de uma carga de água constante em sua superfície,

partindo do principio que a água penetra em toda sua estrutura pela superfície. O

CWLTPT está apresentado na Figura 3.10 (KARASAWA & SUDA, 1996).

Outro ensaio para determinar a permeabilidade e a infiltração da água em pavimentos é

o chamado Gerador de Chuva Artificial (“Artificial Rain Generation”), mostrado na

Figura 3.11 (JAMES & von LANGSDORFF, 2003). Neste ensaio, pode-se, além de

medir a permeabilidade de toda a estrutura do pavimento, determinar a vazão que escoa

pela superfície do pavimento. O ensaio, como diz seu nome, simula uma chuva padrão,

para um determinado caso de projeto, sobre a superfície de um pavimento (JAMES &

von LANGSDORFF, 2003; KARASAWA & SUDA, 1996).

79

Figura 3.9 – Permeâmetros utilizados na pesquisa de COOLLEY (1999)

Figura 3.10 – “Constant Water Level Type Permeability Tester” (KARASAWA &

SUDA, 1996)

Permeâmetro 1 Permeâmetro 2

Permeâmetro 3 Permeâmetro 4

80

Figura 3.11 - Gerador de Chuva Artificial (JAMES & von LANGSDORFF, 2003)

LEENDERS (1988) relata que a infiltração de água pelas juntas dos pavimentos de PPC

pode atingir até, aproximadamente, 45% da infiltração anual. HADE e SMITH (1988)

sugerem que, em área de tráfego de veículos, a infiltração é menor que em área de

tráfego de pedestres. Isto pode ser causado pela sucção da passagem dos pneus dos

veículos pelas juntas.

MALYSZ et al. (2003) utilizaram blocos vazados preenchidos com areia para controle

do escoamento superficial de águas pluviais em localidades urbanas em Porto Alegre. A

Figura 3.12 (a) apresenta a construção do pavimento com blocos vazados desta

experiência.

KNAPTON & COOK (2000) descrevem uma solução de pavimentos permeáveis de

blocos de concreto para o porto de Santos, Brasil, que cobria uma área de 132.000m2

para depósito de contêineres. Foram utilizados blocos de concreto com 80mm e com

juntas de 6mm entre eles. A permeabilidade do colchão de areia foi determinada tendo a

capacidade de escoar uma chuva de 36mm/h. Outra experiência brasileira utilizando

pavimentos permeáveis de blocos de concreto está sendo realizada no Porto de Itajaí,

em Santa Catarina. A permeabilidade do pavimento, como no caso anterior, é realizada

pelas juntas de 6mm entre as peças e pela camada de regularização das PPC, bem como

o material de preenchimento das juntas que não é areia, mas um pedrisco lavado com

81

dimensão máxima entre 3mm e 6mm. A Figura 3.12 (b) mostra a montagem deste

pavimento drenante (REVISTA PRISMA, 2005).

Figura 3.12 – Execução dos pavimentos intertravados drenantes

ITO et al. (2000) determinaram a permeabilidade de um pavimento intertravado,

realizando a comparação de sua permeabilidade em três datas distintas de utilização de

uma via e de uma calçada de pedestres. À primeira medição foi realizada logo após a

construção, a segunda 6 meses após a liberação ao tráfego e a terceira um ano após a

liberação ao tráfego. A Figura 3.13 mostra os resultados de permeabilidade encontrados.

MADRID (2005) e MADRID et al. (2003) relatam que os pavimentos intertravados

jovens tendem a permanecer úmidos por um período de tempo mais longo que os

pavimentos velhos. Esta constatação leva à hipótese de que, com o passar do tempo, as

juntas vão selando devido a fenômenos físicos e a presença de finos nas juntas. Foi

realizado um estudo, totalizando vinte e quatro ensaios de permeabilidade em quatorze

trechos em idades de utilização entre zero e vinte e seis anos. Neste estudo, (MADRID,

2005) chegou às seguintes conclusões:

• Existe uma excelente relação entre a idade do pavimento de blocos de concreto e

a taxa de infiltração de água. A taxa de infiltração decresce exponencialmente

com a idade do pavimento, independentemente da espessura dos blocos e da

composição e da granulometria da areia de rejunte;

• A influência da largura das juntas é mais importante do que a inclinação do

pavimento;

(a) Blocos vazados

MALYSZ et al. (2003)

(b) Por juntas de 6mm

REVISTA PRISMA (2005)

82

• Não é lógico considerar os pavimentos intertravados fundamentalmente

permeáveis, pois qualquer valor de infiltração é alterado rapidamente com o

passar dos anos, chegando a atingir 50% da infiltração inicial nos primeiros

cinco anos de utilização.

Figura 3.13 – Permeabilidade de pavimentos de Blocos de Concreto em várias idades

(ITO et al. 2000)

IMAI et al. (2003) relacionaram algumas categorias de pavimentos intertravados

conforme a permeabilidade, medida por permeâmetros, variando o coeficiente de

permeabilidade, medidos em ruas, rodovias e calçadas de pedestres. As categorias

relacionadas pelos autores estão descritas na Tabela 3.9.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14

Tempo (meses)

Perm

eabi

lidad

e (m

m/1

2seg

)

Trilha de roda Fora da trilha de roda Calçadas

83

Tabela 3.9 – Categorias de pavimentos intertravados conforme a permeabilidade

Categorias

A B C D E F G H

Coeficiente de Permeabilidade (10-2 cm/s)

Média 5,2 6,9 8,8 27,3 28,1 36,1 45,7 53,5

Máximo 5,9 7,9 9,5 34,6 32,8 37,8 46,9 54,3

Mínimo 4,7 5,6 8,1 16,7 20,7 34,3 44,2 52,6

Mediana 5,1 6,9 9,1 29,5 29,0 36,4 45,7 53,6

84

4 CONSTRUÇÃO DO TRECHO E DO PAINEL

EXPERIMENTAL

4.1 Construção do Trecho Experimental

Na pesquisa de mestrado do Engenheiro Luis Otávio Maia da Cruz, foi dimensionado e

construído um trecho experimental de PPC, que é objeto de estudo na presente tese.

Faz-se aqui um breve relato sobre os estudos efetuados por CRUZ (2003).

Com a intenção de verificar o desempenho de um pavimento intertravado sob reais

condições de tráfego, foi construído um trecho experimental no acesso à fabrica de

cimento da Holcim S. A, localizada no município de Cantagalo, interior do estado do

Rio de Janeiro, distante aproximadamente 185km da cidade do Rio de Janeiro.

Segundo CRUZ (2003), a fábrica tem capacidade de produção mensal de cimentos em

torno de 50.000 toneladas, podendo chegar nos próximos cinco anos a 70.000 toneladas.

Além da saída de produtos industrializados, a empresa recebe uma grande quantidade de

insumos necessários à fabricação de cimentos (escória de alto forno, gesso natural,

minério de ferro, areia, entre outros). Numa avaliação superficial, calcula-se que,

aproximadamente, 25.000 toneladas de insumos são recebidos mensalmente na fábrica.

Para o recebimento e a expedição destes produtos é utilizado exclusivamente o

transporte rodoviário.

O trecho experimental foi construído no acesso de veículos pesados, com área de

construção, de forma trapezoidal, com aproximadamente 135m2, distribuída em uma

largura variável de 12 a 15 metros e com comprimento de 10 metros no sentido do

tráfego. O trecho foi dividido em quatro segmentos de 2,50 metros, em cada um dos

quais foram assentadas as peças de formato dentado (de 16 faces) com espessuras 100,

80, 60 ou 40mm. Apesar do dimensionamento recomendar peças com no mínimo

100mm, os blocos de menor dimensão foram instalados a fim de observar seu

comportamento sob cargas de tráfego pesado. A Figura 4.1 apresenta o trecho

experimental após sua conclusão.

85

Figura 4.1 – Trecho experimental de pavimento intertravado logo após a construção do

mesmo (CRUZ, 2003)

4.1.1 Dimensionamento do Trecho Experimental

Para o dimensionamento do pavimento do trecho experimental, foi utilizado o programa

de computador disponibilizado pela ABCP, compilado a partir do método desenvolvido

pela CCA (Concrete and Cement Association). No método da CCA, o número N

calculado se refere a solicitações do eixo padrão de 80kN (8,2tf), segundo os fatores de

equivalência dos estudos de Lilley e Walker, conforme informação do próprio

programa. O método se aplica para um número N, de projeto de 104 a 108. Além do

método da CCA, a ABCP também disponibiliza os métodos de dimensionamento da

PCA (Portland Cement Association) e ICPI (Interlocking Concrete Pavement Institute).

As Tabelas 4.1 e 4.2 referem-se, respectivamente, às variáveis de entrada e saída do

programa disponibilizado pela ABCP compilado a partir dos métodos da CCA.

86

Tabela 4.1 - Variáveis de entrada para dimensionamento do painel experimental pelo

programa da ABCP, utilizando o método da CCA (CRUZ, 2003)

Dados de Entrada

ISC do Subleito 5%

Utilização do Pavimento (dias/ano) 300

Período de Projeto (anos) 20

Composição do Tráfego Informado

Características dos Eixos

Tipos de Veículos Número de

Solicitações Tipo de Eixo

Carga por

Eixo (tf)

10 Simples 6,0 1

10 Simples de Roda Dupla 10,0

70 Simples 6,0 2

70 Tandem Duplo 17,0

70 Simples 6,0

70 Simples de Roda Dupla 10,0 3

70 Tandem Triplo 30,0

Tabela 4.2- Variáveis de saída do dimensionamento do painel experimental pelo

programa da ABCP (CRUZ, 2003)

Variáveis de Saída do Programa de Dimensionamento da CCA

Número N (conforme critério da CCA) 1,4x107

Expectativa da vida do pavimento 20 anos

Espessura da sub-base granular 26cm

Espessura da base cimentada 10cm

O método recomenda a utilização de PPC de espessura de 100mm.

O método não especifica a espessura do colchão de areia.

As espessuras sugeridas pelo método da CCA foram substituídas por uma espessura de

15cm de camada de base granular tratada com cimento e 20cm de camada de sub-base

87

para o sub-trecho de 100mm de espessura da PPC e, assim, estabelecido o nível do

pavimento. Nos sub-trechos adjacentes, com espessura de peças de 80mm, 60mm e

40mm, a camada de base foi acrescida de 2cm, 4cm e 6cm respectivamente. A Tabela

4.3 mostra as camadas do trecho experimental.

Tabela 4.3 - Espessuras das camadas do pavimento do trecho experimental

Estrutura das Camadas do Pavimento do Trecho Experimental

Perfil dos Subtrechos Camadas (cm)

1 2 3 4

PPC 10,0 8,0 6,0 4,0

Revestimento Colchão de

Areia 5,0 5,0 5,0 5,0

Base (BGTC) 15 17 19 21

Sub-base 20 20 20 20

Subleito Semi-infinito

O trecho foi construído entre os dias 23/01/2003 e 26/01/2003, estando, portanto, em

operação há dois anos. Nos capítulos a seguir serão apresentados os estudos realizados

no trecho experimental pelo autor do presente trabalho.

4.2 Painel de Solos Reforçados

SARAMAGO (2002) construiu um painel experimental para estudar a influência da

compactação de muros de solos reforçados e nele monitorou as tensões desenvolvidas

ao longo dos reforços, os deslocamentos internos e das faces do muro. Este painel está

localizado no interior do Setor de Modelos Físicos, denominado Prédio Willy

Alvarenga Lacerda, nas dependências do Laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ, e

foi utilizado no presente estudo para a observação da transmissão de esforços e

deslocamentos em PPC, conforme é detalhado nos capítulos que se seguem.

88

4.2.1 Estrutura do Painel de Solos Reforçados

A estrutura da caixa para ensaios de modelos reduzidos de solos reforçados possui as

seguintes dimensões: 2m de largura, 3m de comprimento e 1,5m de altura e está descrita

por SARAMAGO (2002). As laterais da caixa são em concreto armado com faces

revestidas por placas de polietileno de peso molecular ultra-alto denominado UHMW

1900. Além do UHMW, as faces laterais e de fundo receberam uma fina camada de

graxa de silicone que foi recoberta por uma lona plástica. Este procedimento teve o

objetivo de minimizar o efeito do atrito entre o solo e as faces do modelo de forma a se

aproximar de um estado plano de deformações. A fim de se evitar danos mecânicos

sobre a lona plástica, esta foi recoberta por um geotêxtil tecido.

No estudo de contenção de taludes, pode-se dizer que o modelo físico representa uma

porção de um muro real, permitindo a modelagem do comportamento de um muro de

até, aproximadamente, 7m de altura. A Figura 4.2 representa a montagem do painel de

solos reforçados (SARAMAGO, 2002; BARBOSA JUNIOR, 2003).

4.2.2 Sistema de Aplicação do Carregamento

SARAMAGO (2002) desenvolveu bolsas de ar para aplicação da sobrecarga sobre o

topo do maciço reforçado, sendo as sobrecargas aplicadas pelas bolsas de ar, que

permitem que a caixa do modelo, com apenas 1,5m de altura, possa representar um

trecho de um muro com até 7m de altura.

As bolsas, seis no total (uma reserva), foram construídas com um PVC flexível

conhecido como “manton”, possuindo dimensões de 0,5m x 2,0m. Teste realizado por

SARAMAGO (2002), em uma bolsa teste, demonstrou que esta é capaz de suportar uma

tensão de aproximadamente 500kPa, bem acima da tensão de trabalho que era de

100kPa. Esta tensão máxima de ensaio foi determinada de acordo com as deformações

impostas pela sobrecarga na laje do prédio onde foram realizados os experimentos

(Setor de Modelos Físicos).

A aplicação das pressões nas bolsas pode se dar por meio de um dos dois compressores

disponibilizados para o prédio de Modelos Físicos, ou ainda por um cilindro de ar

89

comprimido. Este cilindro possui uma válvula unidirecional que não permite o retorno

de ar vindo dos compressores. Em caso de falta de energia elétrica, e conseqüente baixa

na pressão dos reservatórios dos compressores, o cilindro de ar supre as bolsas,

evitando-se a interrupção dos ensaios.

Figura 4.2– Representação da montagem do muro do painel de solos reforçados

(BARBOSA JUNIOR, 2003)

O painel de controle pneumático desenvolvido por SARAMAGO (2002) permitia que

as bolsas de ar fossem carregadas de forma independente e, para aplicação de uma

mesma sobrecarga nas cinco bolsas ao mesmo tempo, era necessário que o operador do

quadro abrisse as cinco válvulas no mesmo instante. Tal dificuldade acabava por

interferir na magnitude das sobrecargas aplicadas em cada bolsa. BARBOSA JUNIOR

(2003) aperfeiçoou o painel acrescentando uma sexta válvula que se comportava como

uma válvula geral, enquanto as outras cinco permaneciam como válvulas individuais.

Para aplicação de uma mesma sobrecarga nas cinco bolsas em um mesmo instante,

90

abriam-se todas as válvulas individuais, passando o sistema a ser controlado pela

válvula geral. Quando se queria aplicar cargas independentes nas bolsas de ar, a válvula

geral era completamente aberta, passando o sistema a ser comandado pelas válvulas

individuais.

Para melhor leitura das pressões aplicadas nas bolsas, foram trocados os manômetros

que antes eram de 0 a 4bar (0 a 400kPa) por manômetros de 0 a 1bar (0 a 100kPa). A

Figura 4.3 apresenta o painel depois de serem realizados os melhoramentos descritos.

Este conjunto foi utilizado nos testes de calibração das células de carga utilizadas nesta

pesquisa, conforme se detalha no item 5.2.3 do próximo capítulo.

Figura 4.3– Representação do painel de controle pneumático depois de melhorado

(BARBOSA JUNIOR, 2003)

No caso dos experimentos realizados com as PPCs, para o presente estudo, não foram

aplicadas cargas com as bolsas de ar descritas, pois com estas as cargas são aplicadas de

maneira distribuída sobre a superfície do painel, e adequadas para o estudo de

estabilidade de taludes e sistemas de contenção, mas não para representar o

carregamento gerado pela passagem do tráfego sobre o revestimento de pavimentos, que

é constituído de cargas concentradas sob rodas de veículos. Portanto, optou-se, para o

Válvulas Individuais

Válvula

Geral

91

estudo das PPCs, pela utilização de um macaco hidráulico e uma placa circular para a

aplicação da carga, como detalhado no capítulo 5.

4.2.3 Areia de Quartzo

Para o desenvolvimento de seu trabalho, SARAMAGO (2002) pesquisou vários solos

no sentido de descobrir qual mais se adequava às condições necessárias ao seu estudo.

Dessa forma, após concluir que as jazidas naturais exploradas no Rio de Janeiro não

eram utilizáveis (em virtude de não terem uma granulometria constante), o referido

autor passou a pesquisar o emprego de solos fabricados. Foi escolhido um solo

“fabricado” de quartzo moído. Segundo SARAMAGO (2002), esta escolha deu-se em

função deste material ser inerte, puramente friccional e encontrado comercialmente em

granulometrias diferentes, sendo possível, com isto, obter uma granulometria bem

graduada. A Figura 4.4 apresenta a curva granulométrica do solo utilizado no painel de

modelos físicos (SARAMAGO, 2002).

Figura 4.4 - Curva granulométrica do solo utilizado no painel de modelos físicos

(SARAMAGO, 2002)

92

Não foram realizados ensaios com este solo no presente trabalho, sendo reproduzidos os

dados obtidos de ensaios realizados por SARAMAGO (2002).

A areia de quartzo escolhida por SARAMAGO (2002) foi submetida à prensa triaxial,

para que as dúvidas existentes quanto ao risco de ocorrer quebra dos grãos durante a

compactação e os carregamentos fossem sanadas. Os resultados observados

demonstraram não ocorrer anormalidade alguma.

93

5 MÉTODOS E MATERIAIS

5.1 Introdução

Estão descritos neste capítulo os procedimentos realizados com o objetivo de calibração

das células de carga e do LVDT utilizados nas medições no trecho e no painel

experimental.

Para a verificação da transmissão de esforços e dos deslocamentos gerados pela

aplicação de um carregamento na superfície de um pavimento intertravado, foram

montadas diversas configurações de arranjo das PPC no painel experimental do setor de

Modelos Físicos do Laboratório de Geotecnia da COPPE. Foram definidas as

utilizações de dois formatos de peças (retangular e dentada), três modelos de

assentamentos (linear, ou fileira, espinha de peixe e trama), quatro espessuras de PPC

(40, 60, 80 e 100mm) e duas espessuras de colchão de areia (50 e 75mm sem

compactação). Porém, devido a não fabricação de peças de 4 e 10cm de espessura no

formato retangular estas não foram incluídas no estudo. As combinações de fatores

realizadas no experimento estão resumidas na Tabela 5.1. As combinações, no total de

24 arranjos, permitiram observar as transmissões de esforços e deslocamentos entre as

PPC mais o colchão de areia e a base de areia padrão do painel.

Tabela 5.1– Variações de ensaios realizados no Setor de Modelos Físicos

Espessura das PPC (cm) 4 6 8 10

Dentada X X X X Formato das Peças

Retangular X X

Trama X X X X

Linear X X X Modelos de

Assentamento Espinha de Peixe X X X X

5,0 X X X X Espessura do

Colchão de Areia 7,5 X X X

X – ensaios realizados

94

Também foram realizadas algumas medições no trecho experimental de pavimento

intertravado construído no acesso à fabrica de cimentos da Holcim S. A, descrito no

capítulo 4. Foram realizados ensaios para a avaliação da condição estrutural e da

condição funcional e ensaios de transmissão de esforços com a utilização de células de

carga. Estes ensaios tiveram a finalidade de proporcionar os primeiros levantamentos do

desempenho do trecho executado e são mostrados no capítulo 7.

5.2 Calibração das Células de Carga

No ano de 2003 foram compradas, pela Holcim S. A, dez células de carga da empresa

TRANSTEC Indústria Brasileira. Estas foram adquiridas com o objetivo de

instrumentar o trecho experimental implementado por CRUZ (2003), porém as células

não chegaram a tempo de serem instaladas na fase construtiva dos sub-trechos. A

intenção era avaliar o comportamento do pavimento intertravado pela medição de

esforços transmitidos da camada de revestimento para as demais camadas constituintes

da estrutura do pavimento.

As células de carga possuem a capacidade de realizar leituras de até 3.000kg. Suas

dimensões são: 7,5cm de diâmetro e 5cm de altura, sendo composta por dois discos

individuais que estão ligados por um pino central responsável pela transmissão do

carregamento do anel superior para o anel inferior. No anel inferior estão posicionados

quatro strain-gages, colados na placa metálica, e um circuito para balanceamento e off-

set dos strain-gages. A Figura 5 apresenta uma das células de carga, demonstrando os

aspectos relacionados anteriormente.

Para uma correta interpretação dos dados de tensões coletados é necessário,

primeiramente, a investigação do comportamento oferecido pelas células de carga em

relação a ciclos de carga e descarga, de forma que se garanta a reprodução adequada de

dados reais das condições de campo.

95

Figura 5.1 – Representação de uma das células de carga utilizada para os ensaios de

transmissão de esforços

As dez células foram calibradas ao ar com uso de um anel dinamométrico, do

laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ, com capacidade para 10.000kg, aplicando-

se ciclos de carregamento e descarregamento até o limite das células, ou seja, 3.000kg.

Durante o ciclo de carga e descarga realizado na calibração do primeiro instrumento, foi

observada a presença de histerese em vista disso, foi estabelecida a sistemática de

aplicação de diversos ciclos consecutivos de carga e descarga com o objetivo de

diminuir a histerese observada. Estes ciclos foram realizados em todas as células.

Também foram realizadas algumas simulações para a verificação do comportamento

dos instrumentos adquiridos imersos em meio sólido. Estes testes foram realizados no

setor de Modelos Físicos e em um cilindro de CBR.

96

5.2.1 Resultados Obtidos da Calibração das Células de Carga

Foi construída a Tabela 5.2 para observar os ciclos de carregamento e descarregamento

de carga e as leituras obtidas pelos sensores, bem como a dispersão dos resultados

obtidos.

Durante a calibração das células foi observada, de modo geral, uma ótima repetitividade

dos valores médios medidos. Para melhor visualização da repetibilidade dos ciclos de

carga e descarga da carga aplicada sobre a célula, foram plotados os gráficos

representados nas Figura 5.2 e 5.3, sendo que primeiro contém os ciclos de acréscimo

do carregamento e o segundo os ciclos de decréscimo do carregamento. Já na Figura 5.4

são representados os três ciclos de carregamentos realizados para a calibração de uma

das células, e, na Figura 5.5, a curva média dos ciclos para a conversão das leituras de

mV (leituras lidas a partir das células) para kgf (valores de carga desejados). Também

foi feito o gráfico de dispersão entre os resultados das pressões aplicadas e das pressões

obtidas nas leituras dos sensores, representado na Figura 5.6. Os gráficos de calibração

das demais células de cargas estão apresentadas no Anexo I deste trabalho.

Tabela 5.2– Exemplos dos ciclos de carregamento e descarregamento da carga e as

leituras obtidas pelo sensor no 10549, bem como a dispersão dos dados obtidos

97

Figura 5.2– Exemplo de ciclos de acréscimo de carga durante a calibração da célula de

carga 10549 utilizada no estudo

Figura 5.3– Exemplo de ciclos de decréscimo de carga durante a calibração da célula

de carga 10549 utilizada neste estudo

y = 250,62x - 170,17R2 = 0,9954

y = 250,62x - 170,17R2 = 0,9954

y = 250,62x - 170,17R2 = 0,9954

-500,0

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

0 2 4 6 8 10 12 14

Leituras (mV)

Car

ga (k

g)

Carregamento 1 Carregamento 2 Carregamento 3

y = -250,62x + 3046,1R2 = 0,9954

y = -250,62x + 3046,1R2 = 0,9954

y = -250,62x + 3046,1R2 = 0,9954

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

3500,0

0 2 4 6 8 10 12 14

Leituras (mV)

Car

ga (k

g)

Descarregamento 1 Descarregamento 2 Descarregamento 3

98

Figura 5.4– Exemplo dos ciclos de carga e descarga observados para a célula no

10549

Figura 5.5– Exemplo da curva média dos ciclos de carregamento e descarregamento

para a conversão das leituras de mV para kg para a célula no 10549

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

3500,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

Leituras (mV)

Car

rega

men

to (k

g)

Carregamento 1 Carregamento 2 Carregamento 3

y = 152,59x - 196,77R2 = 0,9999

-500,0

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

3500,0

0,0000 5,0000 10,0000 15,0000 20,0000 25,0000

Leitura (mV)

Car

ga (k

g)

Leitura Média (mV) Linear (Leitura Média (mV))

99

Figura 5.6– Exemplo da dispersão dos resultados do carregamento da célula no 10549

Cabe aqui fazer um comentário sobre o comportamento das células instaladas no trecho

experimental de pavimentos intertravados. Todas as células, dois meses após a

instalação começaram a apresentar um comportamento irregular na medida das tensões.

Optou-se, então, pela abertura do pavimento e retirada das células. Constatou-se que

todas as células apresentavam-se enferrujadas no anel superior e no contato entre os

dois anéis que compõe as células. Devido a estes problemas os ensaios de transmissão

de tensões no trecho experimental foram suspensos e os instrumentos trazidos

novamente ao laboratório para limpeza e nova calibração. Na nova calibração notou-se

que todas as células tiveram uma grande diferença entre a primeira e segunda calibração

no anel dinamométrico. Relata-se, ainda, que as células de carga 10818 e 10822 foram

danificadas neste experimento, porém a célula 10822 foi recuperada pelos técnicos do

laboratório de Geotecnia da COPPE. A Figura 5.7 mostra os detalhes das células de

carga após a retirada do trecho experimental.

Outro comentário sobre a calibração dos instrumentos deve ser feito devido aos

experimentos realizados no painel experimental, que era submetido a uma compactação

dinâmica por, aproximadamente, uma hora em cada montagem do pavimento. Temia-se

que algumas das células utilizadas apresentassem um comportamento não satisfatório

entre a realização de ensaios consecutivos. Portanto, procedeu-se à realização de novas

calibrações dos instrumentos após alguns ensaios. Foram realizadas mais duas

-50,0000

-40,0000

-30,0000

-20,0000

-10,0000

0,0000

10,0000

20,0000

30,0000

40,0000

50,0000

0 5 10 15 20 25

100

calibrações dos equipamentos em uso, que mostraram um bom comportamento quanto à

aplicação de cargas dinâmicas em laboratório. A Tabela 5.3 apresenta os valores

encontrados para as constantes de calibração dos instrumentos utilizados no painel e no

trecho experimental. Valores estes, obtidos através da calibração das células de carga

para a conversão das medidas obtidas dos instrumentos (mV) para as leituras desejadas

(kg).

Figura 5.7– Aspecto das células de carga após a sua retirada do trecho experimental

Tabela 5.3– Constantes de calibração das células de carga em laboratório

Célula de Carga 1a Calibração 2a Calibração 3a Calibração 4aCalibração

10548 937,90 153,48 143,64

10549 962,10 147,05 152,59 146,81

10550 961,40 148,77 152,62 150,05

10815 940,00 152,38 154,44 153,01

10816 927,10 149,71 147,00 147,00

10817 967,90 180,34

10818 967,80

10821 973,10 147,65 151,64 148,03

10822 958,50 149,27 148,04

10823 978,50 153 159,39 154,35

101

5.2.1.1 Teste Realizado no Setor de Modelos Físicos

Foi realizada a montagem do painel de solos reforçados com 1,5m de altura da areia

padrão e instaladas as 10 células de carga em locais aleatórios no interior da última

camada da areia de quartzo. Foi montado o sistema de carregamento, com os colchões

de ar, e o sistema de reação. Aplicavam-se carregamentos no topo de até 100kPa, em

incrementos constantes e com intervalos de 10kPa. Através do equipamento de

aquisição de dados, realizavam-se as leituras das células de carga. A Figura 5.10(a)

representa a distribuição das células na camada de areia antes do preenchimento e da

montagem do sistema de carregamento.

Notou-se uma boa repetibilidade dos dados dos instrumentos instalados no painel de

solos reforçados, quando submetidos às tensões provenientes dos colchões de ar, mesmo

a baixos carregamentos de 10kPa (0,1kgf/cm2), a Figura 5.8 apresenta o resultado

obtido de uma das células de carga instaladas no painel experimental.

Figura 5.8– Célula de carga 10549, quando submetida ao teste de carga distribuída

realizado no painel de solos reforçados

-7,00E-05

-6,00E-05

-5,00E-05

-4,00E-05

-3,00E-05

-2,00E-05

-1,00E-05

0,00E+00

1,00E-05

2,00E-05

2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Tempo de Coleta de Dados (s)

Lei

tura

s Pro

veni

ente

s da

Cél

ula

de C

arga

(mV

)

102

5.2.1.2 Teste realizado com o cilindro de CBR

Para verificar o comportamento das células de carga em um meio com densidade

diferente daquela da areia de quartzo, foi utilizado um cilindro de CBR com solo

compactado em cujo interior foi instalado uma célula. Procedeu-se da seguinte maneira

para realizar a compactação do solo e a colocação do instrumento:

• Preencheu-se uma parte de um cilindro de CBR com solo argiloso e no interior

do cilindro, instalou-se uma das células;

• Completou-se a altura do cilindro com o mesmo solo;

• Foi adotada a compactação estática, para que a compactação dinâmica não

viesse a danificar o instrumento durante a compactação do solo;

• Foram aplicados carregamentos na superfície do solo pela mesma prensa na

qual foi realizada a calibração das células de carga, e medidas as respostas da

célula.

Apesar do solo estar confinado em um ambiente de pequenas dimensões, este foi apenas

um teste para verificar o comportamento do equipamento em um meio sólido, não sendo

considerados os efeitos resultantes das paredes do cilindro, da compactação e da fiação.

As respostas verificadas neste teste mostraram um bom comportamento da célula. A

Figura 5.9 apresenta a resposta da célula de carga 10818 quando submetida a

carregamentos no interior do cilindro CBR.

Figura 5.9 – Teste realizado no cilindro CBR na célula de carga 10818

103

A Figura 5.10(b) mostra a célula de carga sendo colocada no cilindro de CBR e a prensa

utilizada para a compactação do solo.

Figura 5.10– Esquema da colocação dos sensores nos testes realizados com as células

de carga no interior dos solos

5.2.2 Calibração do LVDT

O LVDT utilizado foi da marca WH (“Wykehan Farrance”) fabricado na Inglaterra, a

Figura 5.11 mostra o LVDT utilizado, este possui a capacidade de deslocamentos de

10mm, foi calibrado no Laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ com um

micrômetro com capacidade de medidas de 0,1mm. Notou-se uma boa repetibilidade

das leituras. Para a calibração foi construída a Tabela 5.4, com os valores obtidos da

leitura do LVDT, e a Figura 5.12 com os valores médios medidos das leituras.

Figura 5.11 – LVDT utilizado na pesquisa

(a) Esquema do teste realizado no Setor de Modelos Físicos

(b) Esquema do teste realizado no

cilindro CBR

104

Tabela 5.4- Exemplos dos ciclos de deformação e as leituras obtidas pelo LVDT

Figura 5.12– Valores médios da deformação medidos com o LVDT

5.3 Aquisição de Dados Provenientes dos Instrumentos Utilizados na Pesquisa

Para a aquisição dos sinais provenientes dos instrumentos utilizados, foi adquirido um

equipamento da marca HP (“Hewlet-Packard”), chamado “Agilient 34970A” que foi

responsável pela aquisição dos dados provenientes das células de carga e do LVDT. O

cartão de memória do equipamento tem capacidade para adquirir os sinais de até

y = 0,1894x - 0,5814R2 = 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000

Leitura (mV)

Def

orm

ação

(mm

)

Média Linear (Média)

105

dezesseis instrumentos simultaneamente, possuindo ainda cartões de memória

adicionais de até trinta e dois sinais.

Os sinais captados pelo equipamento foram transferidos, após a leitura, para um

computador Pentium 200Mhz, equipado com o Software “BenchLinck Data Logger”,

fornecido pelo fabricante do equipamento, responsável pelo arquivamento dos sinais;

podia-se acompanhar o incremento de tensões na tela do computador por meio de

gráficos e tabelas que o programa disponibiliza. A Figura 5.13 apresenta uma das telas

do programa.

Figura 5.13– Tela do programa de aquisição de sinais provenientes dos instrumentos

A alimentação dos instrumentos era feita por uma fonte estabilizada, que permitia o

controle da voltagem de alimentação dos instrumentos, instantaneamente, na face da

fonte. A Figura 5.14 apresenta os equipamentos utilizados para a recepção dos dados

coletados dos instrumentos.

106

Figura 5.14– Equipamentos utilizados para coleta de sinais dos instrumentos utilizados

O tratamento dos dados foi realizado no Software “Excel”, pois o programa

“BenchLinck Data Logger” cria uma porta direta para este, ficando assim mais fácil o

tratamento dos dados adquiridos dos instrumentos.

5.4 Experimentos Realizados no Setor de Modelos Físicos

5.4.1 Aplicação do Carregamento

Para a aplicação do carregamento na superfície do pavimento, utilizou-se um macaco

hidráulico com capacidade de 10 toneladas força. Para a simulação ficar o mais próximo

possível do real, colocou-se entre o macaco hidráulico e a superfície do pavimento uma

placa metálica de aço com 9cm de raio e área de 254,34cm2, tentando simular o contato

do pneu com o pavimento. Embora a rigidez da placa seja muito maior que a do pneu,

foi escolhida a placa metálica, pois esta já estava disponível no Laboratório de

Geotecnia.

107

O sistema de reação adotado foi o mesmo utilizado para os ensaios de solos reforçados,

ou seja, uma viga de aço de aproximadamente 300kg presa na parte superior do local

onde eram realizados o carregamento com o macaco. Com este sistema de reação, as

cargas aplicadas poderiam chegar até 8 toneladas força, caso fosse necessário.

A carga aplicada pelo macaco na placa era verificada através de uma célula de carga

posicionada entre a placa e o macaco. A célula utilizada para a verificação do

carregamento aplicado era do mesmo modelo das que foram utilizadas para o registro

das tensões transmitidas. O carregamento foi levado até a carga que submeteu o

pavimento a uma pressão de aproximadamente 0,56MPa (5,6kgf/cm2). Porém, devido à

aplicação manual do carregamento, esta pressão, na maioria dos casos, ultrapassou a

planejada chegando, em alguns ensaios, até 0,8 MPa (8kgf/cm2). A montagem do

sistema de aplicação do carregamento e do sistema de reação é apresentado na Figura

5.15.

Figura 5.15– Vista do sistema de aplicação do carregamento nas PPC e do sistema de

reação nos arranjos realizados no Painel de Modelos Físicos

5.4.2 Instalação das Células de Carga

As células de carga foram instaladas na interface do colchão de areia e da areia de

quartzo, utilizada normalmente nos ensaios de solos reforçados, que nestes

Viga de Reação

Macaco Hidráulico

Célula de Carga

108

experimentos funcionou como camada adjacente ao revestimento de blocos de concreto.

Foi instalado um conjunto de três células de carga para cada uma das simulações

apresentadas na Tabela 5.1.

As células foram dispostas a distâncias iguais entre si, partindo do centro de aplicação

do carregamento e variando 10cm de distância entre seus centros, resultando na seguinte

configuração: uma célula no centro de aplicação do carregamento, uma a 10cm do

centro e a terceira a 20cm do centro de aplicação do carregamento. Assim sendo, optou-

se por denominá-las, respectivamente, de “centro”, “10” e “20”, fazendo assim uma

referência ao local onde se encontravam. Todas as células foram niveladas entre si e

alinhadas em cada uma das montagens realizadas. A Figura 5.16 apresenta um exemplo

de uma das etapas de colocação das células.

Figura 5.16– Exemplo da instalação das células de carga no painel experimental

5.4.3 Montagem do Pavimento Intertravado

Para a montagem do revestimento para os experimentos no painel, primeiramente

realizou-se o nivelamento e a compactação da areia de quartzo, Figura 5.17(a), e após,

para evitar a contaminação desta com a areia do colchão colocou-se uma lona plástica

preta entre estas duas camadas.

109

Colocada a lona plástica, realizava-se a distribuição e o nivelamento da areia destinada

ao colchão, conforme as espessuras previstas para o experimento, (Figura 5.17(b)),

tomando o cuidado para esta não ser tocada após o nivelamento. Realizada esta etapa, as

PPC eram assentadas conforme o modelo pré-estabelecido pela ordem dos ensaios,

(Figura 5.17(c)), e a colocação das peças era sempre iniciada por um dos cantos vivos.

Como descrito no capítulo 4, o painel experimental possui uma área superficial de 6m2 e

devido ao grande número de montagens decidiu-se dividir a área superficial em duas e

confeccionar o revestimento de PPC com os dois formatos de peças que se tinha à

disposição (retangular e dentada) para cada experimento em apenas uma montagem.

Com esta formação podia-se estudar a influência do formato das peças para um mesmo

modelo de assentamento e espessura do colchão de areia (Figura 5.17(d)).

Concluída a operação de assentamento dos blocos, o pavimento era submetido à

compactação, ou vibração, com a ação de uma placa vibratória. Segundo CARVALHO

(1993) a compactação deve ser realizada em duas fases descritas a seguir:

• Compactação Inicial: realizada após a colocação dos blocos, possuindo como

principais funções: rasar os blocos, dar inicio ao adensamento da camada de

areia sob os blocos e induzir a penetração dos blocos na camada inferior,

fazendo com que a areia penetre nas juntas laterais dos blocos de modo a

produzir o intertravamento. Nesta, deve-se passar a placa vibratória no mínimo

duas vezes em cada direção;

• Compactação Final: realizada após a selagem das juntas, possuindo a função

de dar firmeza ao pavimento. Deve ser realizada com o mesmo equipamento e

da mesma forma da anterior, com a diferença que a placa vibratória deve ser

passada no mínimo quatro vezes em cada direção.

110

Figura 5.17– Aspectos da montagem dos arranjos testados no Painel Experimental

Segundo CARVALHO (1993) e SHACKEL, (1990), a passagem do tráfego contribui

para completar a selagem das juntas e para estabilizar as deformações permanentes.

Portanto, optou-se por uma seqüência de compactação diferente da descrita acima,

procurando simular também o efeito da passagem do tráfego sobre o pavimento,

acrescentando uma energia maior na compactação final. A Figura 5.18 apresenta um

exemplo da fase de distribuição da areia de selagem e da compactação sendo realizada.

Assim, a seqüência de compactação realizada no experimento foi a seguinte:

• Compactação Inicial: realizada após o assentamento dos blocos, por um

período de 15 minutos, passando a placa vibratória em todas as direções e

sentidos;

(a) Compactação da Areia de

Quartzo

(b) Distribuição e Nivelamento do

Colchão de Areia

(c) Colocação das PPCs no Modelo

Pré-definido

(d) Aspecto do revestimento com os

dois formatos de peças

111

• Compactação e Selagem das Juntas: realizada em três etapas de 5 minutos,

totalizando 15 minutos. Antes de cada uma das três etapas, foi distribuída sobre

o pavimento a areia destinada à selagem das juntas, procurando-se, também,

efetuar a passagem da placa vibratória em todas as direções e sentidos;

• Compactação Final: etapa realizada em um período de 30 minutos, podendo

ser dividida em duas etapas de 15 minutos, as quais destinavam-se única e

exclusivamente a estabilizar as deformações permanentes e simular, ainda que

em um processo não usual, a passagem do tráfego.

Figura 5.18– Aspectos da fase de compactação e selagem das juntas

A Figura 5.19 mostra, esquematicamente, uma seção transversal do painel de Modelos

Físicos com a montagem dos arranjos para o experimento com as PPC desta pesquisa,

após as etapas descritas anteriormente.

112

Figura 5.19– Painel de solos reforçados após todas as etapas construtivas

5.4.4 Os Blocos de Concreto Utilizados nos Ensaios Realizados no Setor de

Modelos Físicos

Como dito anteriormente, foram utilizados dois formatos de blocos (retangular e

dentado) em quatro espessuras no formato dentado (40, 60, 80 e 100mm) e duas

espessuras no formato retangular (60 e 80mm). No formato retangular as peças de

espessura 40mm e 100mm, segundo informações do fabricante, não são fabricadas

comercialmente, portanto não foram utilizadas na presente pesquisa. A Figura 5.20

mostra um detalhe dos blocos utilizados na pesquisa.

Os blocos de concreto foram doados para a pesquisa pela empresa PAVIBLOCO Pré-

Moldados de Concreto S.A, localizada no Bairro de Santa Cruz, no município do Rio de

Janeiro, que, além da produção de peças de concreto para pavimentação, fabrica blocos

de concreto para a construção civil (blocos de vedação e blocos estruturais), blocos

vazados (pavigrama ou eco-pave) e meios-fios.

VIGA DE REAÇÃO

AREIA DE QUARTZO

170

130

10

5

ATUADOR HIDRÁULICOCÉLULA DE CARGA

PLACA METÁLICA

CÉLULAS DE CARGA

COLCHÃO DE AREIA

200

10 10

REVESTIMENTO DE PPC

desenho esquemáticosem escala-cotas em cm

113

Figura 5.20– Blocos de concreto utilizados nesta pesquisa

Segundo a PAVIBLOCO, os blocos foram produzidos conforme as normas NBR 9780 e

9781/87, porém atendendo à resistência mínima de 25MPa de resistência à compressão.

Eles foram inspecionados na chegada ao laboratório e os lotes de 3,5m2 foram

aprovados quanto às suas dimensões e não se apresentavam quebrados ou com qualquer

outra falha perceptível a olho nu. Foram realizados outros ensaios nas peças que não

estão especificados pelas normas brasileiras: ensaio de desgaste e de resistência à

derrapagem com o Pêndulo Britânico.

Após os ensaios no Setor de Modelos Físicos, foram separados alguns blocos para

novos ensaios de compressão e de Pêndulo Britânico. Não foram realizados ensaios de

compressão nos blocos virgens.

5.4.4.1 Ensaios de Compressão Axial

Foram realizados ensaios de compressão, pela empresa HOLCIM S.A, no laboratório de

caracterização de materiais em sua sede no município do Rio de Janeiro, nos blocos de

concreto após os experimentos no painel experimental. Deve-se ressaltar a perda de

resistência de alguns blocos, o que pode ter sido ocasionado pela presença de micro-

fissuras em seu interior, resultado da intensa compactação a que foram submetidos.

Observa-se que os blocos de 60mm e 80mm apresentaram os resultados de resistência

mais baixos nestes ensaios, talvez devido ao número maior de carregamentos a que estes

foram submetidos, já que, durante a execução de alguns experimentos ocorreram

Peças Retangulares Peças Dentadas

114

problemas com a fonte de alimentação das células e foi necessário repetir os ensaios nos

arranjos com o colchão de areia de 50mm e a com utilização dos blocos de 60 e 80mm.

A Tabela 5.5 apresenta o resumo dos valores de resistência à compressão dos blocos

após os experimentos, estes ensaios foram realizados na empresa HOLCIM S.A.

Tabela 5.5– Valores de resistência à compressão simples dos blocos de concreto após a

execução dos ensaios no painel experimental

Peças de Concreto

(mm)

Resistência

Característica - fck

(MPa)

40 32,80

60 22,70

80 36,70 Dentada

100 32,90

60 25,80 Retangular

80 28,10

5.4.4.2 Ensaios de Desgaste

Os ensaios de desgaste podem ser realizados com a máquina de desgaste Amsler-Laffon

do Instituto Militar de Engenharia (IME), com o que foi relatado por CRUZ (2003). A

Figura 5.21 mostra a máquina de desgaste, composta basicamente por disco horizontal

de ferro fundido que gira em torno do seu eixo vertical, composta de:

• Dispositivos que mantêm os corpos de prova apoiados sobre a face superior do

disco, sob uma força de 334 N, e os obriga a uma velocidade angular de ¾ de

volta por minuto;

• Dispositivo que deixa cair sobre o disco, junto a cada corpo de prova, água e

areia (partículas com dimensões compreendidas entre 0,2mm e 0,6mm) com

uma vazão de 150g/minuto;

• A carga abrasiva utilizada é a areia normalizada, conforme NBR 7214, de

dimensão dos grãos de 0,3mm;

115

• O ensaio é realizado via seca. Após 250 voltas do disco, é feita a primeira

medição, correspondendo a 250 metros de percurso, e a 500 voltas a segunda

medição correspondendo a 1.000 metros de percurso.

Figura 5.21 - Máquina de desgaste Amsler-Laffon do IME (CRUZ, 2003)

A Tabela 5.6 apresenta alguns resultados de desgaste encontrados por CRUZ (2003) na

máquina Amsler-Laffon. Os resultados expressos estão em função de perda de altura

dos corpos de prova. No presente trabalho foram inseridos os valores de perda de altura

em porcentagem.

HUMPOLA (1996) comenta que o aspecto de cura é um dos fatores de maior influência

na resistência à abrasão das PPC. Relata que é comum estabelecer relações entre a

resistência à compressão e a abrasão sem, contudo, fornecer informações sobre o

processo de cura utilizado. Segundo este autor, os aspectos mais importantes que

influenciam a abrasão das PPC são:

• Inadequada resistência à compressão;

• Agregado de baixa resistência;

• Processo de cura inadequado;

• Período de cura insuficiente.

116

Tabela 5.6 – Valores de desgaste em PPCs com diferentes resistências à compressão

(modificado de CRUZ, 2003)

Desgaste Série

Resistência à

Compressão a 28

dias (MPa)

Amostra Altura

do C.P (mm) (%)

Desgaste

Médio (%)

1 2,531 0,847 33,45

2 3,924 0,251 6,40 1C 21,2

3 2,875 1,262 43,90

27,92

1 3,614 1,084 29,99

2 4,226 0,735 17,40 2C 27,8

3 4,062 0,448 11,03

19,47

1 4,137 0,725 17,52

2 4,104 0,622 15,15 3C 26,3

3 4,467 1,757 39,33

24,00

1 3,907 0,636 16,28

2 5ª 33,1

3

16,28

1 4,559 0,920 20,19

2 5B 29,8

3

20,19

1 4,264 1,086 25,47

2 5C 28,3

3

25,47

BULLEN (1992), em seu estudo de correlação de durabilidade das PPC dentro de uma

produção controlada de PPC, utilizando o mesmo processo de cura, aponta apenas uma

linha de tendência entre abrasão e resistência à compressão, mostrando que com o

aumento da resistência à compressão há de fato uma tendência de aumento da

resistência à abrasão.

CRUZ (2003) ressalta em seu estudo, os resultados de resistência à compressão tiveram

variação relativamente pequena entre os valores máximos e mínimos o que provocou

117

uma concentração de pontos em uma faixa de resistência entre 26,0 a 45 MPa, em

média, para valores dispersos de abrasão. A Figura 5.22 mostra o gráfico que relaciona

as resistências à compressão e à abrasão obtidas, (CRUZ, 2003). Ela indica baixa

correlação entre estas grandezas, ao contrário do que se espera normalmente.

Figura 5.22- Relação entre a resistência à compressão e à abrasão obtida por CRUZ

(2003)

Talvez, por este motivo justifica-se a não inclusão do ensaio de abrasão na norma

brasileira, com a alegação de que o desgaste não teria relação direta com a resistência à

compressão. Por este motivo, também, seria recomendável a investigação de outros

ensaios que viessem, de alguma maneira, a se correlacionar com o desgaste das peças

devido à passagem de cargas ou a inclusão do ensaio de abrasão nas normas brasileiras.

Também foi analisado o desgaste das peças com a atuação da placa vibratória durante a

compactação dos ensaios realizados no painel experimental. Para tanto, foram marcadas

um total de dezoito PPC de 100mm e de 60mm (dentada e retangular), e ao final do

ciclo de compactação foram retiradas seis peças e levadas para o setor de Recepção de

amostras onde foram pesados e comparado o peso dos blocos antes e depois da

compactação. Eram realizados os seguintes passos para determinar o desgaste dos

blocos:

• Foram separados, aleatoriamente, dezoito blocos, de cada formato e espessura;

118

• Destes, nove foram lavados e pesados e os outros nove eram lavados e

submersos em água por 48h Após este tempo suas superfícies foram secas e

pesava-se os blocos;

• Todos os dezoito blocos foram instalados para a realização dos experimentos, e

a cada final de ensaio foram retirados seis e levados ao laboratório, três foram

lavados e pesados e três lavados e submersos em água por 48h, para após

secagem das superfícies serem secados e pesados;

• Foi realizada a comparação dos pesos das amostras, das peças que não foram

submersas e das que foram submersas, antes e depois dos ensaios.

Como eram separadas, inicialmente, dezoito peças e somente foram retiradas seis por

ensaio, verificou-se-se a perda de massa por desgaste devido à placa vibratória após o

final de três ensaios consecutivos. A Figura 5.23 retrata a condição de superfície de dois

blocos, antes e depois dos ensaios, utilizados nos ensaios de desgaste. A Figura 5.24

apresenta os valores de desgaste com a atuação da placa vibratória para os blocos

utilizados na pesquisa realizada no painel experimental.

Figura 5.23 – Superfície de dois blocos utilizados nos ensaios do painel experimental

119

Figura 5.24 – Valores de desgaste dos blocos após a atuação da placa vibratória e carregamento com macaco hidráulico

120

5.4.4.3 Ensaios de Pêndulo Britânico

Os ensaios de Pêndulo Britânico realizados em peças individuais tiveram o objetivo de

determinar a resistência ao escorregamento das PPC utilizadas nos ensaios do painel

experimental. As peças utilizadas para os ensaios não foram submetidas aos ensaios do

painel experimental, portanto não possuíam a superfície desgastada. Foram realizados

ensaios nos blocos, segundo descrito por CRUZ (2003). Os ensaios foram realizados

com a presença de lâmina de água na superfície das peças. A Figura 5.25 mostra a

execução do ensaio e a Tabela 5.7 os resultados obtidos.

Figura 5.25 – Ensaio de Pêndulo Britânico realizado em peças individuais

Os resultados dos ensaios realizados com o Pêndulo Britânico nas peças individuais

estão acima do índice BPN considerado como muito bom recomendado por CRUZ

(2003) (BPN > 0,65). As peças que tiveram os menores valores de BPN foram os blocos

de 40mm de espessura, pois, devido às suas reduzidas dimensões, não comportavam a

largura total do “patim” de borracha.

121

Tabela 5.7 – Resultados dos ensaios de Pêndulo Britânico realizados nas peças

individuais utilizadas no painel experimental

Formato das

Peças

Espessura das

PPC (mm)

Nº das Peças

Ensaiadas BPN Média BPN

1 0,68

2 0,68 Dentada* 40

3 0,66

0,67

1 0,77

2 0,69 Dentada 60

3 0,75

0,74

1 0,71

2 0,70 Dentada 80

3 0,78

0,73

1 0,73

2 0,76 Retangular 80

3 0,70

0,73

5.4.5 Areia Utilizada no Colchão e no Rejunte dos Ensaios Realizados no Setor de

Modelos Físicos

Foram realizados alguns ensaios para a classificação da areia que foi utilizada no

colchão e no rejunte entre os blocos do painel de pavimento intertravado do setor de

Modelos Físicos. Foram realizados ensaios de granulometria e de degradação conforme

descrito no capítulo 2 desta tese.

A mesma areia foi utilizada na confecção do colchão e na selagem das juntas entre as

peças, tomando o cuidado para que a areia fosse passada por um peneiramento na malha

de 4,8mm antes de sua colocação como areia de rejunte e pela peneira de abertura

9,5mm antes de sua colocação na camada inferior das peças. As granulometrias da areia

utilizada para o colchão e para o rejunte podem ser observadas na Tabela 5.8.

122

O ensaio de degradação utilizado para verificar o comportamento da areia quanto à

durabilidade foi o de trituração apresentado por MORI & KARASAHARA (2000), cujo

resultado foi expresso em % passante antes e depois do ensaio na peneira 0,075mm.

Optou-se pela realização deste ensaio pela sua facilidade e pela disponibilidade de todos

os equipamentos necessários para sua execução, o que não acontece para os outros

ensaios que necessitam de materiais especiais para sua execução. Os resultados deste

ensaio estão apresentados na Tabela 5.9.

Tabela 5.8 – Granulometria da areia utilizada para o colchão e para o rejunte nos

experimentos realizados no Setor de Modelos Físicos

Colchão de Areia Areia do Rejunte Abertura das

Peneiras (mm) % Passante Recomendado

pela ABCP % Passante

9,5 100 100 100

4,8 99 95 a 100 100

1,2 80,69 50 a 85 80,69

0,6 48,05 25 a 60 48,05

0,3 16,88 10 a 30 16,88

0,15 5,01 5 a 15 5,01

0,075 1,17 0 a 10 1,17

Tabela 5.9 – Resultado do ensaio de degradação para a areia utilizada nos ensaios

realizados no painel experimental

Antes do Ensaio Após o Ensaio Amostra % Passante na Peneira

0,075

% Passante na Peneira

0,075

Diferença

Entre os

Ensaios (%)

1 1,09 2,97 1,88

2 1,25 3,01 1,76

Comparando os resultados obtidos na análise da degradação da areia utilizada nos

experimentos do painel experimental e os valores recomendados por KNAPTON (1997)

123

para os limites aceitáveis para o ensaio de degradação Lilley and Dowson,verifica-se

que a areia utilizada passaria no critério de % máxima passante após o ensaio (15%) e

na % máxima de diferença antes e depois do ensaio (5%), apresentadas na Tabela 2.4.

5.4.6 Transmissão de esforços da superfície do pavimento de PPC para a camada

de base

Primeiramente, montou-se o sistema de reação para a aplicação do carregamento e

colocou-se, na seguinte ordem: a placa circular de aço, a célula de carga e o macaco

hidráulico, conforme mostrado na Figura 5.9. Depois dos passos descritos, partiu-se

para a realização dos ensaios propriamente ditos. As tensões foram verificadas

diretamente no sistema de aquisição de dados e aplicaram-se incrementos de tensões até

atingir-se aproximadamente 5,6kgf/cm2 (0,56MPa), na superfície do pavimento. No

mesmo instante, foram registrados os dados das três células de cargas, instaladas na

interface da areia do colchão e da areia de quartzo, nas distâncias já descritas. Os

resultados destes ensaios estão apresentados no capítulo 6.

5.4.7 Determinação dos Deslocamentos Verticais e Horizontais

Para a determinação dos deslocamentos entre os blocos do pavimento intertravado, foi

utilizado um dispositivo tipo “Crack Activity Meter” (medidor de atividade de trincas -

CAM), representado na Figura 5.26, desenvolvido pelo Instituto Nacional de

Transportes da África do Sul, que é um medidor de deslocamentos que permite efetuar

medições dos movimentos verticais e horizontais entre as paredes de uma trinca. Os

movimentos são medidos por LVDTs. O primeiro LVDT instalado na posição

horizontal, mede o deslocamento relativo na direção horizontal e o segundo na posição

vertical mede o movimento relativo na direção vertical entre as paredes da trinca

(VILCHEZ, 2002).

No caso da utilização do CAM para a medição dos deslocamentos entre dois blocos

justapostos os LVDTs foram posicionados sobre a placa circular, responsável pela

aplicação de tensões sobre a superfície do pavimento, e o equipamento foi apoiado

sobre um bloco lateral que não recebia diretamente os esforços gerados pela placa. Os

124

ensaios de deslocamento vertical e horizontal foram realizados individualmente. A

Figura 5.27(a) apresenta o ensaio de deslocamento vertical sendo realizado e a Figura

5.27(b) o ensaio de deslocamento horizontal. Os ensaios de deslocamento vertical e o de

deslocamento horizontal estão descritos a seguir.

Figura 5.26 – Medidor de deslocamentos CAM (modificado de VILCHEZ, 2002).

Deslocamento Vertical:

• Monta-se o sistema de reação e de aplicação do carregamento;

• Ajusta-se a placa circular de modo que um bloco lateral a esta não esteja

sofrendo nenhum tipo de solicitação de superfície;

• Posiciona-se o CAM, com o LVDT ajustado na posição vertical, sobre o bloco

que não esteja sofrendo carregamento;

• Posiciona-se o LVDT sobre a placa circular;

• Aplica-se o carregamento e realizam-se as leituras.

Deslocamento horizontal:

• Monta-se o sistema de reação e de aplicação do carregamento;

• Ajusta-se a placa circular de modo que um bloco lateral a esta não esteja

sofrendo nenhum tipo de solicitação de superfície;

125

• Posiciona-se o CAM, com o LVDT ajustado na posição horizontal, sobre o

bloco que não esteja sofrendo carregamento;

• Posiciona-se o LVDT sobre a placa circular;

• Aplica-se o carregamento e realizam-se as leituras.

Figura 5.27 – Ensaios de Deslocamento Realizados

5.4.8 Determinação do esforço de compressão entre os blocos

Para a tentativa de determinação da tensão de compressão entre dois blocos, onde um

era submetido a uma carga externa e outro não, foram realizados os seguintes passos:

• Após a realização de todas as etapas de compactação, retirava-se um bloco do

pavimento (em geral, com dificuldade, devido ao intertravamento);

• Cortou-se o bloco, para o encaixe da célula de carga entre os blocos;

• Recolocou-se o bloco cortado e instalava-se a célula de carga entre os dois

blocos;

• Preencheu-se o espaço vazio com a areia utilizada no colchão, para a

acomodação da areia aplicavam-se alguns golpes manualmente com um martelo

de borracha;

• Montou-se o sistema de reação e de aplicação do carregamento;

• Aplicou-se o carregamento e realizavam-se as leituras.

A Figura 5.28 apresenta os passos para a montagem do experimento para esta medição.

Os resultados destes experimentos estão apresentados no capítulo 6.

(a) Ensaio de Deslocamento Vertical (b) Ensaio de deslocamento horizontal

126

Figura 5.28 – Etapas do ensaio para a determinação dos esforços de compressão entre

os blocos de um pavimento intertravado

127

5.4.9 Ensaio de Drenabilidade ou Permeabilidade Realizados no Painel

Experimental

Com o objetivo de se realizar a comparação da permeabilidade dos revestimentos

criados pelas PPC de várias espessuras de pavimentos intertravados, realizaram-se

algumas medições da permeabilidade no painel experimental. Foram ensaiadas as

quatro espessuras de peças (40, 60, 80 e 100mm) com espessura do colchão de areia de

7,5cm. Também foi ensaiada a permeabilidade do colchão de areia após a retirada das

peças. A Figura 5.29 mostra o esquema do ensaio de drenabilidade sendo realizado no

painel experimental.

Os ensaios foram realizados com uma proveta com capacidade de 1000ml de

armazenamento de água, com área de contato entre a base da proveta e o pavimento de

31,16cm2. Apesar da recomendação da utilização de uma cola de silicone (COOLEY,

1999), para evitar a saída de água entre o contato da base da proveta e a superfície do

pavimento, foi empregada uma graxa de uso automotivo do tipo GMA-2, não solúvel

em água, pois assim evitou-se a espera do tempo de secagem da cola de silicone. Foram

adotados os seguintes procedimentos para a realização do ensaio:

• Limpou-se o local em que seria realizado o ensaio;

• A graxa foi colocada em toda base da proveta, em uma espessura de

aproximadamente 0,5cm;

• Marcou-se o local, no pavimento, onde a proveta ficaria em contato com as

juntas entre os blocos;

• Foi colocada uma camada de graxa nas juntas que estivessem em contato com a

base da proveta;

• Colocou-se a proveta em contato com o pavimento, no local pré-estabelecido;

• Na parte superior da proveta, colocou-se um peso para melhor fixação e

preenchimento dos vazios entre a base da proveta e o pavimento;

• Encheu-se a proveta até uma altura determinada e manteve-se a altura de água

na proveta, por um minuto;

• Completou-se a proveta com água;

• Anotou-se o tempo que a água escoava entre duas alturas pré-definidas;

• Mediram-se as alturas pré-definidas da proveta até o pavimento.

128

Foi adotada a colocação da graxa das juntas, entre os blocos, pois, em alguns casos,

somente a graxa colocada na base da proveta não conseguia penetrar nas juntas e assim

a água expulsava a areia da parte superior das juntas, tendo que reiniciar o ensaio.

A área de contato entre a proveta e o pavimento adotada para o cálculo da

permeabilidade não era toda a área molhada, mas somente a parte pertencente às juntas,

pois se considerou o bloco de concreto impermeável.

Foi realizado, também, o ensaio de permeabilidade da areia do colchão em laboratório,

para a verificação de sua influência na drenabilidade dos pavimentos intertravados. Para

tanto, foram retiradas amostras indeformadas do colchão de areia, com auxilio de um

anel de dimensões conhecidas, para se determinar a densidade da areia após

compactação com a placa vibratória. A partir do valor de densidade medida tentou-se

reproduzir a mesma em laboratório e realizar o ensaio de permeabilidade de carga

constante. Foram realizadas aindavariações do índice de vazios da areia para se tentar

correlacionar a permeabilidade encontrada no painel com a encontrada no laboratório.

Figura 5.29 – Ensaio de permeabilidade realizado no painel experimental

129

Os resultados obtidos no painel experimental estão apresentadas na Tabela 5.10 e os

valores de permeabilidade da areia utilizada no colchão de areia do painel estão na

Tabela 5.11.

Tabela 5.10 – Valores de coeficiente de permeabilidade encontrados no painel

experimental

Espessura da Camada Permeável (mm) Coeficiente de Permeabilidade (cm/s)

PPC 40 3,43x10-1

PPC 60 5,31x10-1

PPC 80 3,50x10-1

PPC 100 1,97x10-1

Colchão de Areia de 65mm (após

compactação) (γ = 1.65) 1,34x10-2

Tabela 5.11 – Valores de coeficiente de permeabilidade para a areia utilizada no

colchão do painel experimental

Massa Especifica

Aparente Seca (g/cm3) Índice de Vazios.

Coeficiente de Permeabilidade

(cm/s)

1,63 0,626 2x10-2

1,67 0,586 1,35x10-2

1,70 0,559 1,03x10-2

130

6 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS DO

PAINEL EXPERIMENTAL

Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos no painel do Setor de

Modelos Físicos. As observações são divididas em itens, nos quais procura-se

identificar quais as melhores configurações dentre as testadas, que foram apresentadas

no capítulo cinco desta tese, no que diz respeito à transmissão de tensões e deformações

encontradas no painel experimental.

Para a análise dos resultados encontrados no painel experimental, dividiram-se os

ensaios realizados (tensão vertical e horizontal e deformação vertical) em diversas

configurações, analisando-se assim, separadamente, as espessuras das PPCs, os arranjos

ou modelos de assentamento, a espessura do colchão de areia e o desenho das peças

correlacionando cada uma destas com as demais. Através destas comparações

pretendeu-se obter, para cada uma das análises, qual configuração teria o melhor

desempenho. As comparações realizadas estão apresentadas na Tabela 6.1.

6.1 Análise da Tensão Normal Vertical

Para a análise da tensão normal vertical foram realizados 32 ensaios de transmissão de

esforços verticais para a camada de base, com as células de carga instaladas nas

posições relatadas anteriormente (“centro”, “10” e “20”). Os detalhamentos destes

ensaios estão apresentados no capítulo cinco.

131

Tabela 6.1– Comparações realizadas entre os ensaios de transmissão de esforços

Modelos de Assentamento Espessura da PPC

Espessura do

Colchão de

Areia

Desenho da PPC

Espinha de Peixe Trama Linear 40mm 60mm 80mm 100mm 50mm 75mm Dentada Retangular

Espinha de Peixe

Trama Modelos de

Assentamento Linear

Ensaios Realizados Ensaios

Realizados

Ensaios

Realizados 40mm

60mm

80mm

Espessura das

PPC

100mm

Ensaios Realizados Ensaios

Realizados

Ensaios

Realizados 50mm Espessura do

Colchão de Areia 75mm Ensaios Realizados Ensaios Realizados Ensaios

Realizados Retangular

Desenho das PPC Dentada

Ensaios Realizados Ensaios Realizados Ensaios

Realizados

132

A Tabela 6.2 apresenta os valores de tensões transmitidas da superfície do pavimento

intertravado, sob a pressão aplicada de 6kgf/cm2 (0,6MPa) por placa rígida de 18cm de

diâmetro, para as células de carga instaladas na interface da base de areia de quartzo

com o colchão de areia. A partir desta tabela, foram montadas as figuras comparativas

descritas a seguir e feitas as comparações referidas na Tabela 6.1.

Como descrito no capítulo cinco, a aplicação de carga com o macaco manual fez com

que os valores máximos atingidos em cada experimento fossem variados. Portanto para

a análise deste capítulo foi escolhida a pressão de 6kgf/cm2 (0,6MPa), que foi atingida

em todos os arranjos e foi possível tomar os valores lidos numa mesma base de

comparação.

Foram realizados apenas dois ensaios de transmissão de esforços utilizando PPCs de

40mm de espessura, sendo ambos com peças dentadas e utilizando dois modelos de

assentamento (espinha de peixe e trama), os resultados observados destes dois

experimentos estão descritos a seguir. A Figura 6.1 apresenta os resultados das pressões

lidas na base com PPCs de espessura de 40mm.

Nas PPCs de 60mm foram realizados doze ensaios de transmissão de esforços da

camada de revestimento de blocos intertravados para a camada de base, estes ensaios

foram realizados variando-se o modelo de assentamento (espinha de peixe, trama e

linear), o formato das peças (dentada e retangular) e espessura do colchão de areia (50 e

75mm). A Figura 6.2 apresenta as pressões lidas na base com arranjos de PPCs com

espessura de 60mm.

Para a determinação das tensões transmitidas nas PPCs de 80mm foram realizados doze

experimentos de transmissão de esforços da camada de revestimento de peças

intertravados para a camada de base, estes experimentos foram realizados variando-se o

modelo de assentamento (espinha de peixe, trama e linear), o formato das peças

(dentada e retangular) e espessura do colchão de areia (50 e 75mm). A Figura 6.3

apresenta as pressões lidas na base das PPCs com espessura de 80mm.

133

Tabela 6.2 - Tensões transmitidas da superfície do pavimento carregado com 6kgf/cm2 para as células de carga instaladas na interface da base

com o colchão de areia

134

Figura 6.1– Pressões Lidas na base dos arranjos das PPCs de Espessura 40mm

Comentários sobre a utilização de PPC de 40mm:

• Foi observado um melhor comportamento do modelo de assentamento espinha

de peixe na posição de leitura “centro”, porém na posição “10” o modelo de

assentamento trama teve melhor desempenho;

• O modelo de assentamento espinha de peixe transmitiu para a camada de base

83,3%, 70% e 6,7% do carregamento aplicado na superfície para as células

instaladas na camada de base no centro, a 10cm e a 20cm, respectivamente, do

centro da aplicação do carregamento;

• O modelo de assentamento trama transmitiu para a camada de base 90%, 45% e

5% do carregamento aplicado na superfície para as células instaladas na camada

de base no centro, a 10cm e a 20cm, respectivamente, do centro da aplicação do

carregamento;

0

1

2

3

4

5

6

Espinha de Peixe - Dentada Trama - Dentada

Modelo de Assentamento e Formato da Peças

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

Centro, colchão de areia 50mm 10, colchão de areia 50mm 20, colchão de areia 50mm

135

Figura 6.2- Pressões Lidas na base das PPCs com Espessura de 60mm


• Para todos os modelos de assentamento e formato das peças, a espessura do

colchão de areia que levou o melhor comportamento foi o de 50mm;

• Para o formato de peças dentadas e com colchão de areia de 50mm o arranjo de

assentamento que teve melhor comportamento foi o fileira, que transmitiu 60%,

13,3% e 3,3% para as células instalada nas posições “centro”, “10” e “20”

respectivamente, seguido pelo de espinha de peixe (53,3%; 40% e 5%) e pelo de

trama (56,7%; 40% e 6,7%);

• Para o formato de bloco retangular e com colchão de areia de 75mm,

observaram-se comportamentos semelhantes para o modelo de assentamento

espinha de peixe 58,3%, 21,7% e 3,3%, para o modelo trama 58,3% 20% e 5%

e para o modelo fileira 60% 16,75 e 5%. Em comparação com as tensões

transmitidas pelo colchão de areia de 50mm, esses valores tendem a ser maiores

–para o arranjo espinha de peixe 40%, 13,3% e 3,3%, para o arranjo trama

38,3% 25% e 11,7% e para o arranjo fileira 55%, 33,3% e 16,7%;

0

1

2

3

4

5

6

Espinha de Peixe- Dentada

Trama - Dentada Fileira - Dentada Espinha de Peixe- Retangular

Trama -Retangular

Fileira -Retangular


Pres

são

(kgf

/cm

^2)

Centro, colchão de areia 50mm 10, colchão de areia 50mm 20, colchão de areia 50mmCentro, colchão de areia 75mm 10, colchão de areia 75mm 20, colchão de areia 75mm

136

• Nota-se uma grande diferença nas tensões transmitidas para a camada de base a

20cm do centro de aplicação do carregamento nas PPCs retangulares com

colchão de areia de 50mm nos modelos trama e fileira (11,7% e 16,7%) em

relação aos outros arranjos testados;

• O melhor comportamento referente à absorção de esforços das PPC de 60mm

foi observado para o formato de peças dentado e modelo de assentamento

trama;

• O menos favorável para as PPC de 60mm foi observado nas peças de formato

dentado no modelo de assentamento espinha de peixe.

Figura 6.3- Pressões Lidas nas PPCs com Espessura de 80mm

Comentários sobre a utilização de PPCs de 80mm:

• As peças de 80mm de espessura tiveram, aproximadamente, o mesmo

comportamento de transmissão de esforços para a camada de base, na célula de

carga denominada “centro” para o formato de peça dentada nos modelos de

assentamento espinha de peixe (53,3%) e linear (55%). No modelo trama

(61,7%) a transmissão foi um pouco maior que as demais, com colchão de areia

de 50mm, notando-se, porém, poucas diferenças para a célula “10” (28,3%

0

1

2

3

4

5

6

Espinha de Peixe- Dentada

Trama - Dentada Fileira - Dentada Espinha de Peixe- Retangular

Trama -Retangular

Fileira -Retangular


Pres

são

(kgf

/cm

^2)


137

espinha de peixe; 20% trama e 25% linear) e para a célula “20” (10% espinha de

peixe; 6,7% trama e 8,3% linear);

• Com a utilização de peças retangulares, as tensões transmitidas não ocorreram

de forma proporcional, tendo uma grande discrepância de resultados

principalmente quando da utilização do modelo de assentamento espinha de

peixe. Nos resultados destes experimentos, nota-se uma grande diferença entre a

célula “centro” e a célula “10” (66,7% e 20%; respectivamente) com colchão de

areia de 50mm;

• O melhor comportamento das PPCs de 80mm foi com a utilização do colchão de

areia de 75mm, exceto para o modelo de assentamento trama, onde com o

colchão de areia de 50mm teve-se melhor desempenho;

• O melhor comportamento referente à transmissão de tensões foi notado com a

utilização de peças retangulares, no modelo de assentamento linear e com

colchão de areia de 75mm (20%; 13,3% e 3,3%); com o colchão de areia de

50mm o melhor comportamento foi notado com a utilização do modelo de

assentamento trama (25%; 5% e 3,3%).

Para a análise de tensões transmitidas com a utilização de blocos de 100mm, as

variáveis foram: modelo de assentamento (espinha de peixe, trama e linear), espessura

do colchão de areia (50 e 75mm) e formato das peças utilizado foi apenas o dentado. As

respostas obtidas a partir destes experimentos estão descritas a seguir. A Figura 6.4

representa as tensões transmitidas a partir das PPC de 100mm.

138

Figura 6.4- Pressões Lidas base dos arranjos com PPCs de espessura de 100mm


• Nos modelos de assentamento espinha de peixe e fileira o colchão de areia de

50mm levou ao melhor desempenho, tendo-se maiores tensões (20%; 11,7% e

5% -espinha de peixe; 25%; 15% e 5% -fileira), do que com colchão de areia de

75mm (28.3%; 20% e 5% -espinha de peixe; 43.3%; 21.7% e 10% -fileira);

• No arranjo trama, ao contrário dos demais, houve melhor comportamento de

absorção de tensões com colchão de areia de 75mm (30%) do que com colchão

de areia de 50mm (35%), para a célula no centro de aplicação do carregamento,

porém nas outras duas posições, “10” e “20”, o colchão de areia de 50mm

absorveu maiores tensões (21.7% e 8.3% -colchão de areia de 75mm; 15% e 5%

-colchão de areia de 50mm);

• O melhor resultado observado entre os ensaios foi o com modelo de

assentamento espinha de peixe com colchão de areia de 50mm.

Foram realizados onze ensaios utilizando o modelo de assentamento espinha de peixe,

sendo apenas um experimento foi realizado com PPC de 40mm, quatro com PPC de

60mm, quatro com PPC de 80mm e dois com PPC de 100mm. Variou-se, também, o

0

1

2

3

4

5

6

Espinha de Peixe - Dentada Trama - Dentada Fileira - Dentada


Pres

são

(kgf

/cm

^2)


139

colchão de areia: de 50mm, para seis experimentos, e 75mm em cinco ensaios.

Realizaram-se ainda variações de formato de peças, utilizando blocos retangulares em

quatro ensaios e blocos dentados em outros sete. As observações resultantes destes

experimentos são relatadas a seguir. A Figura 6.5 apresenta os resultados obtidos a

partir dos experimentos realizados no modelo de assentamento espinha de peixe

Figura 6.5– Pressões lidas com o modelo de assentamento espinha de peixe

Observações sobre a utilização do Modelo espinha de peixe:

• As PPC de 40mm com colchão de areia de 50mm apresentaram os resultados

menos satisfatórios como esperado devido a pequena espessura, transmitindo

83,3%; 70% e 6,7% para os três pontos de coleta de dados, juntamente com as

PPC de 60mm de formato dentada e colchão de areia de 75mm, cujos resultados

não foram muito diferentes dos blocos de 40mm, absorvendo 83,3%; 58,3% e

8,3%, resultados não esperados;

• Os blocos de 60mm apresentaram melhor desempenho com colchão de areia de

50mm e com peças retangulares (53,3%; 40% e 5% -peças dentadas; 40%;

13,3% e 3,3% -peças retangulares), com colchão de areia de 75mm as peças

retangulares tiveram, também, melhor comportamento (83,3%; 58,3% e 8,3% -

peças dentadas; 58,3%; 21,7% e 3,3% -peças retangulares);

0

1

2

3

4

5

6

40 Dentada 60 Dentada 60 Retangular 80 Dentada 80 Retangular 100 Dentada

Espessura das PPC (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

^2)


140

• Nas peças de 80mm, o melhor comportamento foi verificado com a utilização de

colchão de areia de 75mm e blocos retangulares (41,7%; 33,3% e 3,3% -blocos

dentados; 28,3%; 13,3% e 3,3% -blocos retangulares), com a utilização de

colchão de areia de 50mm as peças dentadas obtiveram um comportamento

melhor que as peças retangulares (53,3%; 28,3% e 10% -blocos dentados;

66.7%; 20% e 6,7% -blocos retangulares);

• O melhor desempenho das peças de 100mm foi verificado com a utilização de

um colchão de areia com 50mm de espessura (20%; 11,7% e 5%), com colchão

de areia de 75mm, apesar de terem um comportamento menos favorável,

apresentou resultados mais favoráveis que os demais ensaios das outras peças

(28,3%; 20% e 5%);

Para os ensaios com modelo de assentamento trama, foram realizados onze

experimentos de transmissão de esforços da camada de revestimento de blocos de

concreto para a camada de base, destes apenas um foi realizado com PPC de 40mm de

espessura, quatro com PPC de 60mm, quatro com PPC de 80mm e dois com PPC de

100mm, ainda realizaram-se variações com o colchão de areia, cinco experimentos com

75mm e seis com colchão de 50mm de espessura. As observações dos resultados destes

ensaios estão descritas a seguir. A Figura 6.6 apresenta os valores de tensões

transmitidas pelo modelo de assentamento trama.

Observações sobre a utilização do Modelo de assentamento trama:

• As peças de 40mm com colchão de areia de 50mm e as peças dentadas de 60mm

com colchão de areia de 75mm obtiveram os resultados menos satisfatórios,

transmitindo, respectivamente em cada um dos pontos selecionados, 90%; 45% e

5% -PPC de 40mm e 75%; 41,7% e 8,3% -PPC 60, pode-se ainda relatar que no

ponto “10” as PPC de 60mm transmitiram menores tensões, e no ponto “20” as

peças de 60mm transmitiram maiores tensões que as peças de 40mm;

• Nas peças de 60mm os blocos retangulares apresentaram melhor desempenho

que os blocos dentados nos pontos de medição de tensões na camada de base,

assim como o colchão de areia de 50mm apresentou melhor desempenho que o

colchão de 75mm;

141

Figura 6.6– Pressões Lidas no Modelo de Assentamento Trama

• As peças de 80mm apresentaram um comportamento irregular, pois no formato

retangular o colchão de areia de 50mm teve melhor comportamento (25%; 5% e

3%), já com a utilização de peças dentadas o melhor desempenho foi observado

no colchão de areia de 75mm (26,7%; 20% e 5%);

• Nas PPC de 100mm o colchão de areia de 75mm teve melhor distribuição no

centro das tensões aplicadas na superfície (30% 21,7% e 8,3%), quando

comparadas com o colchão de areia de 50mm (35%; 15% e 5%); apesar de se

observar menores tensões nos pontos “10” e “20” no colchão de areia de 50mm

a distribuição no colchão de areia de 75mm foi mais proporcional nos três

pontos de leituras.

No arranjo de assentamento linear, ou fileira, foram realizados dez experimentos de

transmissão de tensões, estes foram divididos em quatro ensaios com PPC de 60mm,

quatro com PPC de 80mm e dois com PPC de 100mm, variando-se, também, o colchão

de areia de 50mm, em cinco ensaios, e 75mm, em outros cinco ensaios, com o formato

das peças retangular foram quatro ensaios, e o formato dentada em cinco experimentos.

0

1

2

3

4

5

6

40 Dentada 60 Dentada 60 Retangular 80 Dentada 80 Retangular 100 Dentada


Pres

são

(kgf

/cm

^2)


142

As respostas observadas destes ensaios estão descritas a seguir. A Figura 6.7 representa

os resultados dos experimentos realizados no arranjo linear.

Figura 6.7– Pressões Lidas no Modelo de Assentamento Linear

Observações sobre a utilização do Arranjo de assentamento linear ou fileira:

• Os blocos de 60mm apresentaram melhor desempenho no formato dentada do

que no retangular com colchão de areia de 50mm (25%; 13,3% e 3,3% -formato

dentada; 55%; 33,3% e 16,7% -formato retangular), no colchão de areia de

75mm os comportamentos dos formatos foi muito parecido para o primeiro

ponto de coleta de dados, ocorrendo uma diferença muito significativa para os

demais pontos (55%; 33,3% e 16,7% -colchão de 50mm; 60% 16,7% e 5% -

colchão de 75mm);

• Nos blocos de 80mm foi observado melhor comportamento, em ambos os

formatos de peças, do colchão de areia de 75mm do que o colchão de areia de

50mm;

• Nos blocos de 80mm, o arranjo com peças retangulares e colchão de areia de

75mm, apresentou melhor distribuição de tensões nos três pontos (20%; 13,3% e

3,3%) apesar do colchão de areia de 50mm apresentar no ponto “10” maior

absorção e nos outros pontos, “centro” e “20”, menor (41,7%; 10% e 6,7%);

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60 Dentada 60 Retangular 80 Dentada 80 Retangular 100 Dentada


Pres

são

(kgf

/cm

^2)


143

• As PPC de 100mm, apresentaram melhor comportamento com colchão de areia

de 50mm, realizando, também, uma melhor distribuição (25%; 15% e 5%), já

com colchão de areia de 75mm as tensões foram maiores em todos os pontos

analisados (43,3%; 21,7% e 10%);

Com a utilização do colchão de areia de 50mm, foram realizados dezessete

experimentos de transmissão de esforços do revestimento de blocos de concreto para a

camada de base, sendo destes, onze com a utilização de peças dentadas, seis com peças

retangulares, três com PPC de 100mm, seis com PPC de 80mm, seis com PPC de 60mm

e dois com PPC de 40mm; ainda foram ensaiados variações do modelo de assentamento,

cinco experimentos no modelo linear, seis no modelo trama e seis no arranjo espinha de

peixe A Figura 6.8 apresenta os valores de pressão transmitidas do revestimento de

blocos de concreto para a camada de base com a utilização de um colchão de areia de

50mm. Os resultados observados destes experimentos estão comentados a seguir.

Figura 6.8– Pressões Lidas com Colchão de Areia de 50mm

0

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40

- Esp

inha

de

Pei

xe -

Den

tada

40 -

Tram

a -

Den

tada

60 -

Esp

inha

de

Pei

xe -

Den

tada

60 -

Tram

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Den

tada

60 -

Line

ar -

Den

tada

60 -

Esp

inha

de

Pei

xe -

Ret

angu

lar

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Tram

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Ret

angu

lar

60 -

Line

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Ret

angu

lar

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Esp

inha

de

Pei

xe -

Den

tada

80 -

Tram

a -

Den

tada

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Line

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Den

tada

80 -

Esp

inha

de

Pei

xe -

Ret

angu

lar

80 -

Tram

a -

Ret

angu

lar

80 -

Line

ar -

Ret

angu

lar

100

- Esp

inha

de

Pei

xe -

Den

tada

100

- Tra

ma

-D

enta

da

100

- Lin

ear -

Den

tada

Espessura das PPC (mm) - Modelo de Assentamento - Formato do Bloco

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

Centro 10 20

144

Observações sobre a utilização do Colchão de areia de 50mm:

• Foi observado um melhor comportamento do modelo de assentamento espinha

de peixe na posição de leitura “centro”, porém na posição “10” o modelo de

assentamento trama teve melhor desempenho. O modelo de assentamento

espinha de peixe transmitiu para a camada de base 83,3%, 70% e 6,7% do

carregamento aplicado na superfície para as células instaladas na camada de

base no centro, a 10cm e a 20cm, respectivamente, do centro da aplicação do

carregamento. O modelo de assentamento trama transmitiu para a camada de

base 90%, 45% e 5% do carregamento aplicado na superfície para as células

instaladas na camada de base no centro, a 10cm e a 20cm, respectivamente, do

centro da aplicação do carregamento;

• Nas PPC de 60mm no formato de peças dentadas o arranjo de assentamento que

teve melhor comportamento foi o linear, que absorveu 60%, 13,3% e 3,3% para

as células instalada nas posições “centro”, “10” e “20” respectivamente, seguido

pelo espinha de peixe (53,3%; 40% e 5%) e pelo trama (56,7%; 40% e 6,7%);

quando os experimentos foram realizados com peças retangulares, os valores

observados para o arranjo espinha de peixe foram de 40%, 13,3% e 3,3%, para

o arranjo trama foram de 38,3% 25% e 11,7% e para o arranjo fileira foram de

55%, 33,3% e 16,7%;

• As peças de 80mm de espessura com formato dentado obtiveram,

aproximadamente, o mesmo comportamento de transmissão de esforços para a

camada de base, na célula de carga denominada “centro” para o formato de peça

dentada nos modelos de assentamento espinha de peixe (53,3%) e linear (55%)

já no modelo de assentamento trama (61,7%) a tensão transmitida foi um pouco

superior, porém, notando-se algumas diferenças significativas para a célula “10”

(28,3% -espinha de peixe; 25% -trama e 25% -linear) e para a célula “20” (10%

-espinha de peixe; 6,7% -trama e 8,3% -linear), com a utilização de peças

retangulares as tensões transmitidas não ocorreram de forma proporcional, tendo

uma grande discrepância de resultados principalmente quando se tem a

utilização do modelo de assentamento espinha de peixe (nos resultados destes

experimentos, nota-se uma grande diferença entre os resultados de 66,7% e 20%

e 6,7%), já o modelo linear (41,7%; 10% e 6,7%) e o trama (25%; 5% e 3,3%)

não tiveram uma diferença tão significativa entre os pontos de coletas dos dados;

145

• Para as PPC de 100mm, o modelo de assentamento que obteve os melhores

resultados foi o espinha de peixe (20%; 11,7% e 5%) seguido pelo linear (35%;

15% e 5%) e o arranjo de assentamento menos favorável foi o trama (35%; 15%

e 5%), nota-se, também, que a tensão transmitida para o ponto “20” em todos os

modelos de assentamento foram os mesmos;

• Os resultados mais satisfatórios foram obtidos com a utilização de PPC dentadas

de 100mm no formato espinha de peixe, para PPC de 80mm o modelo de

assentamento trama com peças retangulares, para os blocos de 60mm o modelo

de assentamento linear com peças dentadas e para PPC de 40mm o arranjo

trama.

Para se realizar a análise de transmissão de tensões, da camada de revestimento do

pavimento intertravado para a camada de base, com a utilização de um colchão de areia

de 75mm foram realizados quinze experimentos, sendo estes divididos em três ensaios

com PPC de 100mm, seis com PPC de 80mm, seis com PPC de 60mm, cinco ensaios

com cada um dos modelos de assentamento (espinha de peixe, trama e linear), nove

ensaios com peças dentadas e sete experimentos com peças retangulares. A Figura 6.9

retrata as pressões lidas nas células de carga instaladas na base para um colchão de areia

de 75mm. Foram obtidas as respostas, a partir destes experimentos, citadas a seguir.

Observações sobre a utilização do Colchão de areia de 75mm:

• Os resultados menos satisfatórios foram obtidos com as PPC de 60mm no

formato de blocos retangular, sendo que o modelo com o menor desempenho foi

o espinha de peixe (83,3%; 58,3% e 8,3%) seguido pelo trama (75%; 41,7% e

8,3%) e como melhor desempenho entre as peças dentadas o linear (58,3%; 25%

e 5,8%). No formato de bloco retangular, todos os experimentos apresentaram

comportamentos semelhantes -para o modelo de assentamento espinha de peixe

58,3%, 21,7% e 3,3%, para o modelo trama 58,3% 20% e 5% e para o modelo

fileira 60% 16,75% e 5%;

• Nas PPC de 80mm no formato dentada, conclui-se que o melhor comportamento

está relacionado ao modelo de assentamento trama (26,7%; 20% e 5%) seguido

pelo linear (35%; 25,25% e 8,3%) e por último o espinha de peixe que

apresentou os resultados menos satisfatórios (41,7%; 33,3% e 3,3%). No

146

formato de bloco retangular, o resultado mais satisfatório foi observado para o

modelo de assentamento linear (20%; 13,3% e 3,3%), que também apresentou o

melhor desempenho entre todos os ensaios realizados, seguida pelo espinha de

peixe (28,3%; 13,3% e 3,3%) e pelo trama (35%; 13,3% e 3,3%);

Figura 6.9– Pressões Lidas com Colchão de Areia de 75mm

• Com a utilização de PPC de 100mm o resultado com melhor absorção de

esforços foi o com a utilização do modelo de assentamento espinha de peixe

(28,3%; 20% e 5%) seguido pelo trama (30%; 21,7% e 8,3%) e linear (43,3%;

21,7% e 10%).

Para realizar-se a comparação da utilização de peças dentadas no que se refere à análise

de tensões transmitidas da camada de revestimento de um pavimento intertravado para a

camada de base foram realizados dezoito experimentos destes dois ensaios foram

realizados com PPC de 40mm, seis com PPC de 60mm, seis com PPC de 80mm, três

com PPC de 100mm, sete no modelo de assentamento espinha de peixe, sete no arranjo

trama, seis no modelo de assentamento linear, onze experimentos com colchão de areia

de 50mm e nove com a utilização de um colchão de areia de 75mm. Os resultados

obtidos destes experimentos estão descritos a seguir. A Figura 6.10 apresenta as

0

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60 -

Esp

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Pei

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100

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100

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Espessura das PPC (mm) - Modelo de Assentamento - Formato do Bloco

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

Centro 10 20

147

pressões lidas nos pontos de instalação dos instrumentos com a utilização de peças

dentadas.

Figura 6.10– Pressões Lidas nas Peças de Formato Dentada

Observações sobre a utilização de Peças dentadas:

• As PPC de 40mm tiveram os resultados menos satisfatórios (83,3%; 70% e 6,7%

-para o modelo de assentamento espinha de peixe e 90%; 45% e 5% -para o

arranjo trama) juntamente com os ensaios realizados nas PPC de 60mm com

colchão de areia de 75mm no arranjo espinha de peixe (83,3%; 58,3% e 8,3%) e

no arranjo trama (75%; 41,7% e 8,3%);

• Nas peças de 60mm foi observado melhor comportamento com a utilização de

colchão de areia de 50mm em todos os ensaios realizados;

• O melhor comportamento das peças de 60mm foi o modelo de assentamento

linear com colchão de areia de 50mm (25%; 13,3% e 3,3%);

• Os blocos de 80mm apresentaram comportamento mais satisfatórios com a

utilização do colchão de areia de 75mm; sendo que o melhor comportamento

entre estes ensaios foi o modelo trama (26,7%; 20% e 5%);

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100

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eixe

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100

- Lin

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Espessura das PPC (mm) - Modelo de Assentamento

Pres

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(kgf

/cm

^2)

Centro, colchão de areia 50mm 10, colchão de areia 50mm 20, colchão de areia 50mmCentro, colchão de areia 75mm 10, colchão de areia 75mm 20, colchão de areia de 75mm

148

• Quando da utilização do colchão de areia de 50mm e blocos de 80mm de

espessura obtiveram, aproximadamente, o mesmo comportamento de

transmissão de esforços para a camada de base, na célula de carga denominada

“centro” para o formato de peça dentada nos modelos de assentamento espinha

de peixe (53,3%) e linear (55%) já no modelo de assentamento trama (55%) a

pressão transmitida foi um pouco maior, porém, nota-se algumas diferenças

significativas para a célula “10” (28,3% espinha de peixe; 25% trama e 25%

linear) e para a célula “20” (10% espinha de peixe; 6,7% trama e 8,3% linear);

• Com a utilização de PPC de 100mm, nos modelos de assentamento espinha de

peixe e fileira o colchão de areia de 50mm obteve melhor desempenho

transmitindo menores tensões (20%; 11,7% e 5% -espinha de peixe; 25%; 15% e

5% -fileira), do que com colchão de areia de 75mm (28.3%; 20% e 5% -espinha

de peixe; 43.3%; 21,7% e 10%-fileira). No arranjo trama, ao contrário dos

demais, teve melhor comportamento de transmissão de tensões com colchão de

areia de 75mm (30%), do que com colchão de areia de 50mm (35%), para a

célula no centro de aplicação do carregamento, porém nas outras duas, “10” e

“20” o colchão de areia de 50mm absorveu mais tensões (21.7% e 8.3% -

colchão de areia de 75mm; 15% e 5% -colchão de areia de 50mm);

Com a utilização de peças retangulares foram realizados doze ensaios de transmissão de

esforços, destes foram realizados oito experimentos com PPC de 60mm, oito com PPC

de 80mm, seis com colchão de areia de 50mm, seis com colchão de areia de 75mm,

quatro com o modelo de assentamento espinha de peixe, quatro com o arranjo trama e

quatro com arranjo de assentamento linear. A Figura 6.11 apresenta os resultados

obtidos destes experimentos. Os resultados observados destes experimentos estão

comentados a seguir.

149

Figura 6.11– Pressões Lidas nas Peças de Formato Retangular

Observações sobre a utilização de Peças retangulares:

• Com a utilização de PPC de 60mm, pode-se notar melhor desempenho com o

colchão de areia de 50mm, o modelo de assentamento trama foi o que teve o

comportamento mais satisfatório seguido pelo espinha de peixe e linear, sendo

que o espinha de peixe fica muito próximo ao trama;

• Quando se compara as PPC de 60mm com colchão de areia de 75mm nota-se um

comportamento muito próximo em todos os modelos de assentamento (para o

modelo de assentamento espinha de peixe 58,3%, 21,7% e 3,3%, para o modelo

trama 58,3% 20% e 5% e para o modelo fileira 60% 16,75 e 5%);

• Nas PPC de 80mm as tensões transmitidas não ocorreram de forma

proporcional, tendo uma grande discrepância de resultados principalmente

quando se tem a utilização do modelo de assentamento espinha de peixe. Nos

resultados destes experimentos, nota-se uma grande diferença entre a célula

“centro” e a célula “10” (66,7% e 20%; respectivamente) com colchão de areia

de 50mm;

• O melhor comportamento das PPCs de 80mm, foram com a utilização do

colchão de areia de 75mm, exceto para o modelo de assentamento trama, onde o

colchão de areia de 50mm teve melhor desempenho;

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60 - Espinha dePeixe

60 - Trama 60 - Linear 80 - Espinha dePeixe

80 - Trama 80 - Linear

Espessura das PPC (mm) - Modelo de Assentamento

Pres

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(kgf

/cm

^2)

Centro, colchão de areia 50mm 10, colchão de areia 50mm 20, colchão de areia 50mmCentro, colchão de areia 75mm 10, colchão de areia 75mm 20, colchão de areia de 75mm

150

• O melhor comportamento foi notado com a utilização de peças de 80mm, no

modelo de assentamento linear e com colchão de areia de 75mm (20%; 13,3% e

3,3%), com o colchão de areia de 50mm o melhor comportamento foi notado

com a utilização do modelo de assentamento trama (25%; 5% e 3,3%);

6.1.1 Influência da Compactação na Transmissão de Esforços

Para analisar a influência da compactação, realizada nas peças de concreto do

revestimento do painel experimental de pavimentos intertravados, foram realizados

alguns ensaios de transmissão de esforços antes da realização das compactações e após

cada uma das fases de compactação a que o pavimento foi submetido (compactação

inicial, compactação e selagem das juntas e compactação final), conforme detalhado no

capítulo 5.

Para tanto, foram realizados vinte e quatro experimentos, para casos de blocos de 60 e

80mm de espessura e com a utilização do colchão de areia de 75mm. Os casos de peças

de 100 e de 40mm, bem como a utilização do colchão de areia de 50mm, para todas as

espessuras de blocos, não foram submetidos a estes experimentos. Os blocos de 80mm

de espessura foram ensaiados no modelo de assentamento espinha de peixe e linear,

com formato de peças retangular e dentada, já os blocos de 60mm foram ensaiados

apenas no arranjo de assentamento fileira com peças dentadas e retangulares.

Os experimentos referidos anteriormente estão apresentados nas Tabelas 6.3 a 6.5 e seus

respectivos gráficos estão apresentados nas Figuras 6.12 a 6.14, respectivamente.

151

Tabela 6.3– Avaliação das tensões transmitidas pelo revestimento de PPC de 60mm, com colchão de areia de 75mm e modelo de

assentamento linear, ou fileira, para os pontos de análise nas diferentes compactações realizadas

Espessura das PPC (mm) – Formato dos Blocos – Modelo de Assentamento

60mm – Dentada – Linear 60mm – Retangular – Linear Posição

das

Células

de Carga

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(kgf/cm2)

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Comp. e Selagem das Juntas

(kgf/cm2)

Comp. Final

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(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Comp. Final

(kgf/cm2)

“centro” 3,75 4,50 4,00 3,5 4,75 5,80 3,00 3,60

“10” 2,50 3,00 2,30 1,50 0,70 1,60 1,00 1,00

“20” 0,35 0,55 0,50 0,35 0,20 0,40 0,30 0,30


assentamento linear, ou fileira, para os pontos de análise nas diferentes compactações realizadas


80mm – Dentada – Linear 80mm – Retangular – Linear Posição

das

Células

de Carga

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Comp. Final

(kgf/cm2)

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)

Comp.e Selagem das Juntas

(kgf/cm2)

Comp. Final

(kgf/cm2)

“centro” 3,60 4,25 2,60 2,10 3,00 1,00 1,35 1,20

“10” 3,45 0,80 1,00 1,50 1,60 0,70 0,95 0,80

“20” 1,00 0,20 0,45 0,50 0,40 0,15 0,20 0,20

152


assentamento espinha de peixe, para os pontos de análise nas diferentes compactações realizadas


80mm – Dentada –Espinha de Peixe 80mm – Dentada –Espinha de Peixe Posição

das

Células

de Carga

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Compa. Final

(kgf/cm2)

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Comp. Final

(kgf/cm2)

“centro” 4,50 4,50 2,30 2,50 7,75 2,50 2,00 1,70

“10” 2,70 3,00 1,85 2,00 1,75 1,75 1,45 0,80

“20” 0,50 0,45 0,30 0,20 0,40 0,40 0,40 0,20

153

Figura 6.12– Influência da compactação na transmissão de esforços nos blocos de

60mm com modelo de assentamento fileira ou linear

Observações sobre as PPC de 60mm com modelo de assentamento linear:

• Neste caso, nota-se que a compactação não exerce uma significativa influência

na transmissão de esforços para as peças dentadas no ponto denominado

“centro” (62,50%; 75%; 66,67% e 58,33%) o mesmo comentário cabe para o

ponto “20” (5,83%; 9,17%; 8,33% e 5,83%), entretanto para o ponto “10” a

diferença é bem mais significativa (41,67%; 50%, 38,33% e 25%);

• Nas peças de formato retangular, também observa-se que a compactação exerce

uma significativa influência na transmissão de esforços. Vê-se que para o ponto

“centro” a compactação apresenta maior importância que para as demais

apresentando valores de transmissão de esforços, que variaram para cada etapa

de compactação, de: 79,17%; 96,67%; 50% e 60%. Para o ponto denominado

“10”: 12%, 26,6%; 16,6% e 16,6%, para o ponto “20”: 3,5%; 6,67%; 5% e 5%.

Para todos os pontos de tomada de dados a compactação final não teve

significância e ainda elevou a transmissão de esforços, em alguns casos.

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Experimentos de Transmissão de Esforços

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

"centro" "10" "20"

Peças de Formato Dentada Peças de Formato Retangular

154

• Pode-se comentar também, que para os dois formatos de peças (dentadas e

retangular) o comportamento da transmissão de esforços ocorreu de maneira

semelhante. Primeiramente, ocorreu um acréscimo de tensões com a

compactação inicial, e posteriormente uma diminuição de transmissão de

esforços, com as compactações posteriores. Porém, para o ponto “centro” das

peças retangulares ocorreu um aumento significativo de tensões quando se

realizou a compactação final.

Figura 6.13- Influência da compactação na transmissão de esforços nos blocos de

80mm com modelo de assentamento fileira ou linear

Observações sobre as PPC de 80mm com modelo de assentamento linear:

• Nas peças de formato dentada observa-se que ocorreu o mesmo comportamento

encontrado nas peças de 60mm com arranjo linear, ou seja com a compactação

inicial ocorreu um acréscimo das tensões transmitidas no “centro” de coleta de

dados, diminuindo progressivamente até a compactação final (60%; 70,8%;

43,33% e 35%). Nos pontos “10” e “20” não se verifica o mesmo efeito, as

tensões diminuem significativamente com a compactação inicial e após ocorre

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Com

pact

ação

Fina

lExperimentos de Transmissão de Esforços

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

"centro" "10" "20"


155

um aumento destas com as demais compactações (57,5%; 13,3%; 16,7% e 25% -

para o ponto “10” e 16,6% 3,3% 7,5% e 8,3% -para o ponto “20”);

• Nas peças de formato retangular, a compactação inicial é a que possui maior

influência para todos os pontos de coleta de dados, já as demais, não alteram

significativamente os resultados, acontecendo ainda um aumento, na

compactação e selagem das juntas, e novamente uma diminuição com a

compactação final (50%; 16%; 22,5% e 20% -para o “centro”; 26,7%; 11,7%;

15,8% e 13,3% -para “10” e 6,7%; 2,5%; 3,3% e 3,3% - para “20”).

Figura 6.14- Influência da compactação na transmissão de esforços nos blocos de

80mm com modelo de assentamento espinha de peixe

Observações sobre as PPC de 80mm com modelo de assentamento espinha de peixe:

• Com a utilização das peças de formato dentada, a compactação inicial não tem

influência significativa na transmissão de esforços, porém, com a compactação e

selagem das junta os esforços transmitidos diminuíram, ocorrendo um pequeno

aumento na compactação final. Para o ponto de coleta de dados “20” a

diminuição da transmissão dos esforços diminui progressivamente com a

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Sem

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Fina

l

Experimentos de Transmissão de Esforços

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

"centro" "10" "20"


156

atuação das compactações (75%; 75%; 38,3% e 41,6% -“centro”; 45%; 50%;

30,8% e 33% -“10” e 8,3%; 7,5%; 5% e 3,3% -“20”);

• Nas peças de formato retangular, as tensões vão diminuindo a cada etapa de

compactação, mostrando que com a utilização de peças retangulares a

compactação é de fundamental importância, para os pontos “centro” e “10”, para

o ponto “20” as tensões mantêm-se constantes até a compactação final, onde

ocorre uma minoração destas (79,2%; 41,7%; 33,3% e 28,3% -“centro”; 29,2%;

29,2%, 24,17% e 13,3% -“10” e 6,7%; 6,7%; 6,7% e 3,3% -“20”);

6.1.2 Influência da Espessura das Juntas na Transmissão de Esforços

Para verificação do comportamento da transmissão de tensões da camada de

revestimento para a camada de base de um pavimento intertravado, com espessura de

juntas, entre duas PPCs, variando de 2mm para 5mm, espessura utilizada para a

comparação referida, foram realizados oito experimentos, verificando, ainda, a

influência da compactação, nas peças de 80mm de espessura, no modelo de

assentamento linear, ou fileira, e nos formatos de blocos retangular e dentada.

Foram utilizados espaçadores plásticos de cerâmica para garantir a espessura proposta

para a realização destes experimentos. A Figura 6.15 mostra os espaçadores colocados

entre as peças para garantir o espaçamento requerido e a espessura das juntas após a

colocação dos blocos.

Pôde-se notar, nestes experimentos, que o intertravamento entre as peças ficou

prejudicado. Notava-se claramente o deslocamento entre os blocos vizinhos,

prejudicando principalmente o intertravamento rotacional, horizontal e o de giração. A

Figura 6.16 mostra o deslocamento entre as PPCs.

Os resultados de transmissão de esforços estão mostrados na Tabela 6.6, e as Figuras

6.17 e 6.18 apresentam as comparações realizadas entre as Tabelas 6.6 e 6.5.

157

Figura 6.15– Aspectos do pavimento intertravado com a utilização de juntas de 5mm

Figura 6.16– Deslocamento das peças do pavimento intertravado com a utilização de

juntas de 5mm, após a realização de todas as etapas de compactação

(a) Espaçadores plásticos utilizados

entre as peças

(b) Aspecto das juntas após a

distribuição das PPCs

158


assentamento linear, para os pontos de análise nas diferentes compactações com a utilização de juntas de 5mm

Espessura das PPC (mm) – Formato dos Blocos – Modelo de Assentamento – Com Juntas de 5mm

80mm – Dentada –Espinha de Peixe 80mm – Dentada –Espinha de Peixe Posição

das

Células

de Carga

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Compa. Final

(kgf/cm2)

Sem Comp.

(kgf/cm2)

Comp. Inicial

(kgf/cm2)


(kgf/cm2)

Comp. Final

(kgf/cm2)

“centro” 4,50 4,50 2,30 2,50 7,75 2,50 2,00 1,70

“10” 2,70 3,00 1,85 2,00 1,75 1,75 1,45 0,80

“20” 0,50 0,45 0,30 0,20 0,40 0,40 0,40 0,20

159

Figura 6.17– Comparação da transmissão de esforços com espessuras de juntas de 2mm

e 5mm com peças de 80mm dentadas no modelo de assentamento linear

Observações sobre as PPC de 80mm, com formato dentada, no modelo de assentamento

linear:

• Através deste experimento, comprova-se que o intertravamento e o espaçamento

das juntas são de fundamental importância para a transmissão de esforços. Não

ocorrendo o intertravamento, as tensões não são transmitidas de maneira

proporcional para os pontos de análise e ocorre uma concentração de esforços no

ponto abaixo do carregamento;

• Nota-se, também, uma grande influência na espessura das juntas para a

transmissão de esforços no ponto de coleta denominado “centro”, que está

localizado na linha vertical da placa metálica abaixo das peças e do colchão de

areia. Os blocos de 80mm no arranjo linear com a utilização de juntas de 5mm

transmitiram para a base 100%; 95%; 66,7% e 50% dos esforços aplicados no

revestimento, em cada uma das compactações realizadas, enquanto a utilização

da juntas de 2mm transmitiram 60%; 70,8%; 43,33% e 35%.

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(kgf

/cm

^2)

"centro" "10" "20"

Juntas de 5mm entre as PPC Juntas de 2mm entre as PPC

160

• Na célula de carga nos pontos “10” e “20” as tensões registradas foram menores

e aconteceu um decréscimo acentuado, o que vem a comprovar que a

transmissão de esforços ficou prejudicada, ocorrendo quase exclusivamente pelo

colchão de areia (25%; 16,7%; 16,7% e 16,7% - “10” e 6,7%; 6,7%; 8,3% e

8,3% - “20”);

• Com a utilização das juntas de 2mm a transmissão de esforços ocorre de maneira

mais proporcional entre os pontos de análise para as diferentes compactações,

comprovando, assim, a eficácia do intertravamento das peças de concreto do

revestimento.

Figura 6.18– Comparação da transmissão de esforços com espessuras de juntas de 2mm

e 5mm com peças de 80mm retangulares no modelo de assentamento linear

Observações sobre as PPC de 80mm, com formato retangular, no modelo de

assentamento linear:

• Através deste experimento, comprova-se, também, que o intertravamento e o

espaçamento das juntas é de fundamental importância para a transmissão de

esforços. Pois não ocorrendo o intertravamento, as tensões não são transmitidas

0

1

2

3

4

5

6

Sem

Com

pact

ação

Apó

s a

Com

pact

ação

Inic

ial

Apó

s a

Com

pact

ação

eS

elag

em d

asJu

ntas

Apó

s a

Com

pact

ação

Fina

l

Sem

Com

pact

ação

Apó

s a

Com

pact

ação

Inic

ial

Apó

s a

Com

pact

ação

eS

elag

em d

asJu

ntas

Apó

s a

Com

pact

ação

Fina

l

Pres

são

(kgf

/cm

^2)

"centro" "10" "20"

Juntas de 5mm entre as PPC Juntas de 2mm entre as PPC

161

de maneira proporcional para os pontos de análise e ocorre uma concentração de

esforços no ponto abaixo do carregamento;

• Verifica-se que a espessura das juntas possui grande influência para a

transmissão de esforços no ponto de coleta denominado “centro”. Os blocos de

80mm retangulares no arranjo linear com a utilização de juntas de 5mm

transmitiram para a base 93,3%; 75%; 58,3% e 50% dos esforços aplicados no

revestimento, em cada uma das compactações realizadas, enquanto a utilização

da juntas de 2mm transmitiram 79,2%; 41,7%; 33,3% e 28,3%;

• Na célula de carga nos pontos “10” e “20” as tensões registradas foram menores

e aconteceu um decréscimo acentuado, o que vem a comprovar que a

transmissão de esforços ficou prejudicada, ocorrendo quase exclusivamente pelo

colchão de areia, não ocorrendo ainda uma variação significativa entre as

compactações exercidas ao pavimento mantendo-se quase que constantes

(21,7%; 21,7%; 23,33% e 21,7% - “10” e 6,7%; 6,7%; 6,7% e 5,8% - “20”);

• Faz-se aqui o mesmo comentário feito anteriormente, com a utilização das juntas

de 2mm a transmissão de esforços ocorre de maneira mais proporcional entre os

pontos de análise para as diferentes compactações, comprovando, assim, a

eficácia do intertravamento das peças de concreto do revestimento.

6.1.3 Análise das tensões verticais transmitidas com o carregamento aplicado no

colchão de areia

Para a análise das tensões transmitidas pelo colchão de areia para a camada de base, foi

montado o experimento, conforme mostrado no capítulo 5, e após os ensaios realizados,

foram retiradas as peças de concreto e realizou-se o ensaio de transmissão de tensões

com o carregamento aplicado diretamente sobre o colchão de areia.

A Tabela 6.7 apresenta o resultado da transmissão de esforços com o carregamento

aplicado sobre o colchão de areia.

Pode-se notar que a tensão aplicada sobre o colchão de areia é totalmente transmitida

para a camada de base na célula “centro”, tendendo a diminuir conforme se afasta do

162

centro de aplicação do carregamento e chegando praticamente a zero quanto a leitura é

realizada a 20cm do centro de aplicação do carregamento.

Tabela 6.7- Avaliação das tensões transmitidas com o carregamento aplicado

diretamente sobre o colchão de areia

Posição de

Célula de

Carga

Tensão

Registrada

(kgf/cm2)

“centro” 6

“10” 4,55

“20” 0,05

Com isto, pode-se concluir que o colchão de areia não representa uma camada estrutural

para alivio de esforços, destinando-se somente ao assentamento das peças, para

nivelamento do revestimento e para o intertravamento dos blocos do revestimento do

pavimento intertravado.

6.2 Análise da Tensão Horizontal

Foram realizados alguns experimentos de transmissão de tensão horizontal entre duas

peças justapostas. Porém, devido ao tamanho da célula de carga e à dificuldade para se

retirar as peças após a compactação realizada, aliado a dificuldade da recolocação das

peças após o corte das mesmas, mantendo a compactação e a espessura das juntas antes

da realização dos ensaios, estas medidas foram suspensas.

Poucos resultados foram obtidos e estão apresentados na Tabela 6.8.

Não foi possível tirar conclusões satisfatórias dos ensaios realizados com o objetivo de

analisar a transmissão de tensões horizontais entre as peças. Porém, no caso da

continuidade desta pesquisa, deve-se tentar reproduzir estes ensaios, contudo deve-se

utilizar células de carga de menor dimensão e instalá-las antes da realização das

compactações, para que não seja necessário a retirada dos blocos para as leituras, e,

163

assim, não perder a compactação e nem a espessura das juntas, que são de fundamental

importância para a transmissão de esforços entre as PPCs.

Tabela 6.8– Tensões horizontais (kgf/cm2) transmitidas entre peças justapostas com

colchão de areia de 50mm

Espessura das PPC (mm) e Formato das Peças Modelo de

Assentamento 60 –

Dentada

60 -

Retangular80 - Dentada

80 –

Retangular

Espinha de Peixe 0,10 0,09

Fileira, ou Linear 0,013 0,018 0,08 0,24

Trama 0,17 0,018 0,24 0,08

6.3 Análise dos Dados de Deslocamento Vertical

Para a realização da investigação do comportamento dos deslocamentos do revestimento

de pavimentos intertravados, composto pelos arranjos, utilizou-se um LVDT acoplado

na posição vertical do CAM (“Crack Activity Meter”), apresentado no capítulo quatro, e

mediu-se o deslocamento da placa metálica em relação a um bloco lateral que não

estava sujeito ao carregamento. As medições foram realizadas em cinco aplicações

seguidas do carregamento na superfície do pavimento e foram determinados:

• O deslocamento total após o primeiro carregamento;

• O deslocamento elástico do primeiro carregamento;

• O Deslocamento plástico total após o quinto carregamento;

• O deslocamento elástico no quinto carregamento.

Os incrementos de carregamento aplicados sobre a placa metálica foram medidos por

uma célula de carga e eram levados até aproximadamente 6kgf/cm2, porém estes valores

nem sempre foram mantidos devido à aplicação manual do carregamento, o que

dificultou que a carga fosse exatamente a pretendida e em alguns casos esta foi

ultrapassada. As Tabelas 6.9. a 6.14 apresentam os valores de deslocamento analisados

no revestimento de PPC. As Figuras 6.19 a 6.24 apresentam graficamente os valores de

deslocamento medidos nos experimentos realizados.

164

Tabela 6.9 – Deslocamentos verticais da placa metálica em PPCs com formato dentado no arranjo espinha de peixe

Colchão de 50mm Colchão de 75mm

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

40 0,83 0,33 0,68 0,32

60 0,57 0,23 0,43 0,25 0,44 0,21 0,30 0,18

80 0,35 0,18 0,26 0,18 Esp

essu

ra d

as P

PC (m

m)

100 0,55 0,29 0,40 0,23 0,45 0,23 0,30 0,20

165

Tabela 6.10 – Deslocamentos verticais da placa metálica em PPCs com formato dentado no arranjo trama


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl.

Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

40 0,33 0,13 0,37 0,10 60 0,80 0,34 0,68 0,38 0,50 0,24 0,37 0,21 80 0,44 0,42 0,10 0,40 0,20 0,09 0,13 0,12 E

spes

sura

das

PPC

(mm

)

100 0,51 0,22 0,40 0,20 0,25 0,17 0,20 0,10

Tabela 6.11 – Deslocamentos verticais da placa metálica em PPCs com formato dentado no arranjo linear (fileira)


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 0,43 0,12 0,47 0,10 0,30 0,05 0,29 0,08 80 0,52 0,16 0,45 0,18 0,28 0,13 0,25 0,09 E

spes

sura

das

PPC

(m

m)

100 0,57 0,25 0,49 0,21 0,75 0,14 0,70 0,24

166

Tabela 6.12– Deslocamento verticais da placa metálica em PPC com formato retangular no arranjo espinha de peixe


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 0,90 0,45 0,62 0,45 0,41 0,27 0,25 0,25

Esp

essu

ra d

as P

PC (m

m)

80 0,53 0,47 0,06 0,48 0,47 0,32 0,21 0,32

Tabela 6.13– Deslocamento verticais da placa metálica em PPC com formato retangular no arranjo trama


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 0,29 0,11 0,30 0,14 0,89 0,38 0,63 0,41

Esp

essu

ra d

as P

PC (m

m)

80 0,82 0,19 0,81 0,19 0,51 0,21 0,30 0,33

167

Tabela 6.14– Deslocamento verticais da placa metálica em PPC com formato retangular no arranjo linear (fileira)


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 0,57 0,25 1,21 0,29 0,37 0,05 0,33 0,12

Esp

essu

ra d

as P

PC (m

m)

80 1,13 0,21 1,16 0,17 0,3 0,22 0,12 0,22

168

Figura 6.19– Análise do deslocamento vertical, no arranjo espinha de peixe com peças

dentadas

Observações sobre os deslocamentos no Arranjo espinha de peixe com peças dentadas:

• Com a utilização do colchão de areia de 50mm, observa-se uma diferença dos

deslocamentos, tanto plásticos como elásticos, com o aumento da espessura das

peças, tendo menores deslocamentos plásticos com as peças com 100mm e os

maiores com as peças de 40mm. Nos deslocamentos elásticos tem-se que com o

número de carregamentos aplicados, estas vão diminuindo e são menores para de

peças de maior espessura;

• No colchão de areia de 75mm não se observou o mesmo comportamento, sendo

que os menores deslocamentos registrados estão nas peças de 80mm, nos

deslocamentos plásticos e elásticos. Vê-se também uma diminuição do

deslocamento elástico com o aumento do número de carregamentos. Ao

contrário do que se pensava, as peças de 100mm tiveram os maiores

deslocamentos registrados;

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

DeformaçãoTotal no 1º

Carregamento,Colchão de

Areia de 50mm

DeformaçãoElástica no 1º


Areia de 50mm

DeformaçãoPlástica Total,

Colchão deAreia de 50mm



Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

40 60 80 100

169

• Os deslocamentos elásticos diminuem com o aumento do número de

carregamento impostos à superfície do pavimento em todas as espessuras de

PPCs;

• Quando se comparam os deslocamentos, levando em conta os dois colchões de

areia utilizados, vê-se que a utilização do colchão de maior espessura conduziu a

menores deslocamentos para todos os casos estudados.

Figura 6.20– Análise do deslocamento vertical, no modelo de assentamento trama com

peças dentadas

Observações sobre os deslocamentos no Modelo de assentamento trama com a

utilização de peças dentadas:

• As peças de 60mm tiveram os maiores deslocamentos plásticos, tanto com a

utilização de colchão de areia de 50mm como o de 75mm;

• As PPC de 40mm obtiveram bons resultados quando comparadas com as demais

espessuras, tendo deslocamentos plásticos menores que as demais espessuras de

peças, tanto no primeiro quanto no último carregamento aplicado. Os

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9



Areia de 50mm



Areia de 50mm





Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

40 60 80 100

170

deslocamentos elásticos foram também menores que os demais, em ambos os

casos;

• Vê-se, novamente, que os deslocamentos medidos foram menores com a

utilização do colchão de areia de 75mm;

• Pode-se relatar, também, que os deslocamentos elásticos tendem a diminuir com

o número de carregamentos impostos ao pavimento;

Figura 6.21- Análise do deslocamento vertical, no modelo de assentamento linear, ou

fileira, com peças dentadas

Observações sobre os deslocamentos no Modelo de assentamento linear com a

utilização de peças dentadas:

• As peças de 100mm apresentaram os maiores deslocamentos registrados em

todos os experimentos realizados. Observa-se também que para o deslocamento

total após o primeiro carregamento e para o deslocamento plástico após o quinto

carregamento o colchão de areia de 75mm apresentou os maiores

deslocamentos. O mesmo comportamento não é observado para os

deslocamentos elásticos medidos, que apresentaram valores de menor grandeza

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9



Areia de 50mm



Areia de 50mm





Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

60 80 100

171

no primeiro carregamento para o colchão de areia de 75mm e valores maiores no

quinto carregamento no colchão de 75mm;

• No colchão de areia de 50mm, o deslocamento elástico tende a diminuir com o

aumento do número de carregamentos aplicados. O colchão de areia de 75mm

apresentou um aumento do deslocamento elástico para as peças de 60 e 100mm,

ao contrario do acontecido com as peças de 80mm;

Figura 6.22- Análise do deslocamento vertical, no modelo de assentamento fileira com

peças retangulares

Observações sobre os deslocamentos no Modelo de assentamento linear com a

utilização de peças retangulares:

• Os deslocamentos elásticos aumentaram para as peças de 60mm e diminuíram

para as peças de 80mm no colchão de areia de 50mm. No colchão de areia de

75mm ocorreu ao contrário, nas peças de 60mm aumentaram os deslocamentos

elásticos e manteve-se a mesma para as peças de 80mm;

• Os deslocamentos plásticos, com o colchão de areia de 50mm foram superiores

as encontradas com o colchão de 75mm para ambas as espessuras de peças;

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4



Areia de 50mm



Areia de 50mm





Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

60 80

172

• As peças de 80mm apresentaram menores deslocamentos plásticos para ambas

as espessuras do colchão de areia;

• No colchão de areia de 50mm a deformação total encontrada para a primeira

aplicação do carregamento foi maior nos blocos de 80mm, com a utilização do

colchão de maior espessura (75mm) as PPC de 60mm apresentaram maiores

deformações totais no primeiro ciclo de carregamento;

Figura 6.23- Análise do deslocamento vertical no modelo de assentamento trama com

peças retangulares

Observações sobre os deslocamentos no Modelo de assentamento trama com a

utilização de peças retangulares:

• Com a utilização do colchão de areia de 50mm, os deslocamentos encontrados

foram maiores nos blocos de 80mm, com o colchão de areia de 75mm os

deslocamentos são maiores em peças de 60mm;

• No colchão de areia de 75mm, os deslocamentos elásticos tendem a aumentar

quando se passa do primeiro para o quinto ciclo de aplicação do carregamento.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4



Areia de 50mm



Areia de 50mm





Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

60 80

173

No colchão de areia de 50mm os deslocamentos elásticos tendem a uma

estabilização para as PPC de 80mm e um aumento para as PPC de 60mm

• Os deslocamentos plásticos totais no colchão de areia de 50mm, se apresentaram

menores que com a utilização do colchão de 75mm;

• As peças de 80mm obtiveram menores deslocamentos elásticos com a utilização

do colchão de areia de 50mm, porém maiores deslocamentos plásticos e um

maior deslocamento no primeiro ciclo de carregamento

• As peças de 60mm menores deslocamentos elásticos e plásticos com o colchão

de areia de 50mm.

Figura 6.24- Análise do deslocamento vertical no modelo de assentamento espinha de

peixe com peças retangulares

Observações sobre os deslocamentos no Modelo de assentamento espinha de peixe com

a utilização de peças retangulares:

• Os blocos de 80mm obtiveram melhor comportamento com a utilização do

colchão de areia de 75mm, para os deslocamentos elásticos medidos tanto no

último quanto no primeiro carregamento, para o deslocamento plástico total, as

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4



Areia de 50mm



Areia de 50mm





Areia de 50mm



Areia de 75mm



Areia de 75mm





Areia de 75mm

Def

orm

ação

(mm

)

60 80

174

peças de 80mm apresentaram melhor comportamento com colchão de areia de

50mm;

• As peças de 60mm, ao contrário das outras análises, tiveram melhores resultados

de deslocamento com o colchão de areia de 75mm, tanto para os deslocamentos

elásticos quanto para o plástico e o total no primeiro carregamento;

• Em ambas as espessuras do colchão de areia, as peças de 80mm tiveram

menores deslocamentos plásticos totais após o quinto carregamento;

6.3.1 Influência da Compactação no Deslocamento Vertical

Para analisar a influência da compactação, realizada nas peças de concreto do

revestimento do painel experimental de pavimentos intertravados, foram realizados

alguns ensaios de deslocamento antes da realização das compactações e após cada uma

das fases de compactação que o pavimento foi submetido (compactação inicial,

compactação e selagem das juntas e compactação final), conforme detalhado no capítulo

cinco.

Para tanto, foram realizados vinte e quatro experimentos, divididos nos blocos de 60 e

80mm de espessura e com a utilização do colchão de areia de 75mm. As peças de 100 e

de 40mm, bem como a utilização do colchão de areia de 50mm, para os blocos de 40,

60, 80 e 100mm, não foram submetidos a estes experimentos. Os blocos de 80mm de

espessura foram ensaiados no modelo de assentamento espinha de peixe e linear, com

formato de peças retangular e dentada, já os blocos de 60mm foram ensaiados apenas no

arranjo de assentamento fileira com peças dentadas e retangulares.

As Tabelas 6.15 a 6.17, apresentam os valores de deslocamento da placa metálica nas

diferentes compactações realizadas e as Figuras 6.24 a 6.27 apresentam os resultados

destas tabelas.

175

Tabela 6.15- Avaliação do deslocamento de PPC de 60mm, com colchão de areia de 75mm e no modelo de assentamento linear, ou fileira,

nas diferentes compactações realizadas

Antes da Compactação Inicial Após a Compactação Inicial

Espessura (mm) –

Formato das Peças

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 - Retangular 5,9 0,24 5,9 0 1 0,41 0,99 0,21

60 - Dentada 3,14 0,36 3,53 0,32 0,56 0,29 0,30 0,31

Após a Compactação e Selagem das Juntas Após a compactação Final

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

60 - Retangular 0,29 0,27 0,1 0,21 0,37 0,05 0,33 0,12

60 - Dentada 0,13 0,07 0,11 0,07 0,30 0,05 0,30 0,08

176

Tabela 6.16- Avaliação do deslocamento de PPC de 80mm, com colchão de areia de 75mm e no modelo de assentamento linear, ou fileira,



Espessura (mm) –

Formato das Peças

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 - Retangular 5,46 0,78 5,05 0,59 0,44 0,33 0,19 0,32

80 - Dentada 5,01 0,6 5,81 0,35 0,70 0,20 0,66 0,17


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 - Retangular 1,35 0,32 1,07 0,33 0,30 0,23 0,11 0,23

80 - Dentada 0,32 0,15 0,28 0,10 0,28 0,13 0,25 0,10

177

Tabela 6.17- Avaliação do deslocamento de PPC de 80mm, com colchão de areia de 75mm e no modelo de assentamento espinha de peixe



Espessura (mm) –

Formato das Peças

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 - Retangular 7,37 0,37 7,39 0,68 1,12 0,60 0,65 0,63

80 - Dentada 2,64 0,44 2,68 0,46 0,64 0,30 0,51 0,30


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 - Retangular 0,58 0,38 0,27 0,39 0,47 0,32 0,21 0,32

80 - Dentada 0,34 0,19 0,21 0,17 0,36 0,19 0,26 0,18

178

Figura 6.25– Influência da compactação nos deslocamentos com a utilização de blocos

de 60mm, no modelo de assentamento linear

Blocos de 60mm no modelo de assentamento linear:

• Verifica-se que a compactação inicial é de fundamental importância para a

estabilização do deslocamento vertical total no primeiro carregamento e no

deslocamento plástico quando da utilização peças retangulares e dentadas;

• No deslocamento elástico não se verifica uma influência tão acentuada como no

deslocamento plástico, devido a acomodação dos grãos da areia ocasionado pelo

carregamento imposto ao pavimento;

• Nos experimentos realizados após a compactação inicial, verifica-se uma grande

atenuação dos deslocamentos, que, ainda, tendem a diminuir com a compactação

e selagem das juntas;

• Quando da compactação final, os deslocamentos elásticos tendem a diminuir,

porém os deslocamentos totais e o deslocamento plástico total tendem a

aumentar;

0

1

2

3

4

5

6

7


Carregamento

DeformaçãoElástica no 1ºCarregamento

DeformaçãoPlástica Total



Carregamento




Def

orm

ação

(mm

)

Sem Compactação Após a Compactação InicialApós a Compactação e Selagem das Juntas Após a Compactação Final


179

Figura 6.26– Influência da compactação no deslocamento com a utilização de blocos de

80mm, no modelo de assentamento linear

Blocos de 80mm no modelo de assentamento linear:

• Pode-se relatar que, como no caso anterior, a compactação inicial, submetida ao

pavimento, começa a estabilizar os deslocamentos, diminuindo-as, de modo

expressivo;

• Nas peças retangulares, a seqüência de compactação estabelecida, estabiliza e

diminui todas os deslocamentos medidos, ocorrendo uma diminuição substancial

na compactação inicial e menos acentuada para cada uma das demais;

• Nas peças dentadas, a compactação inicial continua sendo de vital importância

para a atenuação dos deslocamentos, porém com a compactação e selagem das

juntas ocorre um aumento do deslocamento total no primeiro carregamento e no

deslocamento plástico total pós o quinto carregamento, voltando a diminuir após

a compactação final.

0

1

2

3

4

5

6

7


Carregamento





Carregamento




Def

orm

ação

(mm

)



180

Figura 6.27– Influência da compactação nos deslocamentos com a utilização de blocos

de 80mm, no modelo de assentamento espinha de peixe

Blocos de 80mm no modelo de assentamento espinha de peixe:

• O deslocamento total no primeiro carregamento e o deslocamento plástico total

após o quinto carregamento, nas peças dentadas, são mais influenciados pela

compactação, isto é, com o aumento do número de compactações, estes vão

diminuindo. O mesmo ocorre nas peças retangulares, porém, não tão

significativamente;

• Verifica-se o melhor comportamento das peças retangulares quando comparados

os deslocamentos em todos os estágios de compactação;

• Nas peças dentadas, com o aumento da compactação, os deslocamentos vão

estabilizando e diminuindo progressivamente;

Segundo SACKEL (1990), as deformações elásticas tendem a diminuir e estabilizar

com a passagem progressiva do tráfego sob o revestimento do pavimento intertravado.

Como o objetivo do maior número de compactações era estabilizar e diminuir as

deformações elásticas do pavimento, procurando simular o efeito da passagem do

0

1

2

3

4

5

6

7

8


Carregamento





Carregamento




Def

orm

ação

(mm

)



181

tráfego sob o pavimento, verifica-se que este objetivo foi alcançado, pois em todos os

experimentos os deslocamentos medidos foram se estabilizando e diminuindo conforme

implementava-se as compactações.

6.3.2 Influência da Espessura das Juntas no Deslocamento Vertical

Para verificação do comportamento dos deslocamentos da placa metálica instalada sob o

revestimento de um pavimento intertravado, com espessura de juntas, entre duas PPCs,

variando de 2mm (tamanho recomendado) para 5mm, espessura utilizada para a

comparação referida, foram realizados oito experimentos, verificando, ainda, a

influência da compactação. Os experimentos foram realizados nas peças de 80mm de

espessura com modelo de assentamento linear, ou fileira, e nos formatos de blocos

retangular e dentada.

Os comentários sobre os espaçadores utilizados e dos defeitos causados pelo

espaçamento superior ao recomendado podem ser observados no item 6.1.3. A Tabela

6.10 apresenta os resultados de deformação com a variação das espessuras das juntas de

2mm e 5mm e as Figuras 6.28 e 6.29 apresentam os resultados obtidos com a variação

das diferentes espessuras de juntas

.

182

Tabela 6.18- Avaliação do deslocamento de PPC de 80mm, com colchão de areia de 75mm e no modelo de assentamento fileira, ou linear,

com diferentes espessuras de junta, nas diferentes compactações realizadas


Espessura (mm) –

Formato das Peças

– Espessura das

Juntas (mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 – Retangular –2 5,46 0,78 5,05 0,59 0,44 0,33 0,19 0,32

80 – Dentada - 2 5,01 0,6 5,81 0,35 0,70 0,20 0,66 0,17

80 – Retangular –5 5,81 0,00 5,81 0,00 0,63 0,32 0,45 0,34

80 – Dentada - 5 4,03 1,02 3,87 0,82 0,82 0,32 0,63 0,37


Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

80 – Retangular –2 1,35 0,32 1,07 0,33 0,30 0,23 0,11 0,23

80 – Dentada - 2 0,32 0,15 0,28 0,10 0,28 0,13 0,25 0,10

80 – Retangular –5 0,67 0,26 0,50 0,23 0,63 0,22 0,51 0,25

80 – Dentada - 5 0,40 0,24 0,22 0,28 0,32 0,15 0,20 0,15

183

Figura 6.28– Influência da compactação e da espessura das juntas nos deslocamentos,

com utilização de blocos de 80mm de formato dentada, no arranjo linear

Figura 6.29– Influência da compactação e da espessura das juntas nos deslocamentos,

com utilização de blocos de 80mm, formato retangular, no linear

.

0

1

2

3

4

5

6

7


Carregamento





Carregamento




Def

orm

ação

(mm

)


Juntas de 2mm Juntas de 5mm

.

0

1

2

3

4

5

6

7


Carregamento





Carregamento




Def

orm

ação

(mm

)


Juntas de 2mm Juntas de 5mm

184

Influência da espessura das juntas nas peças de 80mm no modelo de assentamento

linear e espinha de peixe:

• Pode-se notar que a espessura das juntas não veio a comprometer o desempenho

do pavimento intertravado nas configurações analisadas, pois apesar dos

deslocamentos maiores encontrados, para ambos os casos estudados, estes não

foram de grande relevância;

• Na utilização de peças retangulares, verificou-se a inexistência de deslocamentos

elásticos, antes da compactação, o ocorrido deve-se a acomodação da areia nos

primeiros carregamentos;

• Ainda deve-se relatar que os deslocamentos no pavimento com juntas de 5mm

diminuem e tendem a estabilizar com as compactações exercidas.

6.3.3 Análise dos deslocamentos verticais com o carregamento aplicado no

colchão de areia

Para a análise das deformações do colchão de areia com a carga aplicada diretamente

sobre ele, foi montado o experimento, conforme mostrado no capítulo quatro, e após os

ensaios realizados, foram retiradas as peças de concreto e realizou-se o ensaio de

deformação.

Os resultados dos deslocamentos encontrados estão apresentados na Tabela 6.19. A

Figura 6.30 apresenta os resultados da deformação sob as cargas repetidas aplicadas

sobre o colchão de areia.

Tabela 6.19- Avaliação dos deslocamentos com o carregamento aplicado diretamente

sobre o colchão de areia

Desl. Total no

1º Carreg.

(mm)

Desl. Elástico

no 1º Carreg.

(mm)

Desl. Plástico

Total (mm)

Desl. Elástico

no 5° Carreg.

(mm)

2,11 0,72 1,19 0,86

185

Figura 6.30 – Deslocamentos encontrados com o carregamento aplicado diretamente

sobre o colchão de areia

Quando se aplica o carregamento diretamente sobre o colchão de areia nota-se que as

deformações são superiores às encontradas quando o carregamento é aplicado sobre as

peças de concreto. Os deslocamentos encontrados tendem a diminuir conforme se

aumenta o número de repetições do carregamento. Isto pode ser devido a acomodação

de areia do colchão, o que pode vir a confirmar, com um maior número de aplicações de

ciclos, que as deformações tendem a diminuir nos primeiros anos de utilização de um

pavimento intertravado, conforme os relatos de várias referências.

6.4 Análise Numérica

Foi realizada uma análise numérica exploratória no intuito de verificar se seria possível

obter uma comparação razoável entre as tensões medidas nos experimentos e as

calculadas com a utilização de um programa de uso corrente em análise de estruturas de

pavimentos flexíveis, já que a revisão bibliográfica indica ser esta a modelagem a ser

aplicada na análise de pavimentos de PPCs. As tensões transmitidas do revestimento

para a camada de base dos ensaios realizados no painel experimental foram comparadas

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 50 100 150 200 250

Tempo (s)

Def

orm

ação

(mm

)

186

com as calculadas utilizando o programa de cálculo de tensões e de deformações

FEPAVE2, descrito por MOTTA (1991), SILVA (1995) e MEDINA (1997). Este

programa computacional é capaz de analisar o comportamento elástico não-linear dos

materiais das camadas granulares e coesivas dos pavimentos. Ainda, é possível analisar

a variação do módulo dos materiais ao longo da espessura da camada, o que foi

utilizado para a camada de areia de apoio. Mas foram adotados módulos constantes para

as camadas de colchão de areia e do revestimento de blocos de concreto que

compunham o painel experimental.

O FEPAVE2 é um programa na linguagem Fortran desenvolvido na Universidade de

Berkeley em 1965. Ele foi doado à COPPE em 1973 e tem sido utilizado para estudos

de estruturas reais e fictícias em várias teses de mestrado e doutorado, contribuindo nos

cálculos necessários à Mecânica dos Pavimentos. Segundo SILVA (1995), o FEPAVE2

calcula os deslocamentos, deformações e tensões a partir da técnica de elementos finitos

em estruturas de pavimentos idealizadas como assimétricas.

O processo de análise envolveu variações dos módulos adotados para cada estrutura

construída no painel experimental e tornou-se um processo repetitivo que foi resolvido

por uma rotina computacional, na qual variavam-se o módulo da camada de

revestimento, composto por PPCs, e do colchão de areia e liam-se as tensões calculada

pelo programa na linha onde estava instalada a célula de carga denominada “centro” e

“10” para as espessuras de blocos utilizadas, até obter uma concordância razoável entre

os valores medidos e calculados. Esta análise foi realizada somente para algumas

estruturas estudadas na fase experimental a titulo de investigação preliminar. Os dados

de entrada do programa FEPAVE2, nestas análises, foram:

• Raio da placa rígida carregada = 0,09m;

• Pressão na área carregada = 6kgf/cm2;

• Número de camadas = 3 (revestimento, colchão de areia e areia de quartzo);

• Coeficientes de Poisson:

0,30 para o revestimento;

0,35 para as demais camadas.

187

• Foi adotado o modelo de comportamento de módulo constante para as camadas

de revestimento, variando o mesmo, em função da espessura das PPCs, de

40.000 a 1.000 kgf/cm2.;

• Foram utilizados valores de módulo constante para a camada de areia e iguais a

2000, 1500, 1000 e 500kgf/cm2, para as interações realizadas;

• Para a camada de areia de quartzo foi utilizada a expressão de módulo em

relação a σD, proposto por MEDINA (1997) para areia de duna:

MR = 9512 x σD0,75 (MPa).

Na análise computacional, foram estabelecidos alguns valores de módulos de resiliência

para a camada de revestimento do painel experimental até uma concordância razoável

entre as tensões calculadas e medidas. A Tabela 6.20 apresenta os valores de módulos

de entrada do FAPEVE2 e os valores de tensão calculados pelo programa, para a

verificação das tensões transmitidas pelo revestimento composto por blocos de 100mm,

nas Tabela 6.21 e 6.22 estão apresentados os valores para as PPCs de 80, 60mm,

respectivamente. Esses valores são aqueles que levaram à maior aproximação entre os

valores de tensão calculados com o FEPAVE2 e os medidos no Setor de Modelos

Físicos e os módulos de resiliência correspondentes.

Os valores de Coeficiente de Poisson utilizados para calcular as tensões para as

espessuras de PPCs de 100, 80 e 60mm (0,30 para o revestimento e 0,35 para as demais

camadas) não foram adequados para determinar as tensões transmitidas no laboratório

pelas PPCs de 40mm. Procurou-se , então, outros valores de Coeficiente de Poisson

para as camadas que viessem a aproximar mais as tensões calculada das medidas

transmitidas por estas peças. Os valores deste coeficientes foram:

• Para a camada de revestimento: 0,30 e 0,35;

• Para a camada de colchão de areia: 0,40 e 0,45;

• Para a camada de areia de quartzo: 0,40.

188

Tabela 6.20 - Tensões transmitidas pelo revestimento de PPCs de 100mm, lidas no

Setor de Modelos Físicos e as analisadas pelo FEPAV2 (kgf/cm2)

Tensão Vertical Lida no Setor de Modelos Físicos

Posição das Células de Carga (kgf/cm2)Modelos de Assentamento

“centro” “10”


Trama 2,1 0,9

Linear ou Fileira 1,5 0,9

Tensão Vertical Calculadas pelo FEPAV2

Módulos das Camadas (kgf/cm2) Tensões Calculadas (kgf/cm2)

PPC Colchão de Areia “centro” “10cm”

40.000 2.000 1,14 0,72

20.000 2.000 1,54 0,89

10.000 2.000 1,90 0.99

Tabela 6.21 - Tensões transmitidas pelo revestimento de PPCs de 80mm, lidas no Setor

de Modelos Físicos e as analisadas pelo FEPAV2 (kgf/cm2)





Trama 2,1 0,9





50.000 2.500 1,4 0,82

15.000 500 1,67 1,01

10.000 500 1,96 1,10

189







Trama 2,3 1,5





25.000 2.000 2,46 1,167

30.000 2.000 2,317 1,130

7.500 1.000 3,225 1,560







Trama 5,4 2,7


Módulos (kgf/cm2) e Coeficientes de

Poisson Tensões Calculadas (kgf/cm2)

PPC µ C. A. µ “centro” “10cm”

1.500 0,30 500 0,35 5,025 1,455

1.500 0,35 500 0,40 5,305 1,851

1.500 0,35 500 0,45 5,554 1,889

190

Apesar da utilização de valores de Coeficientes de Poisson maiores e de módulos

resilientes mais baixos para as camadas de blocos de concreto de 40mm e do colchão de

areia, não se conseguiu reproduzir os valores de tensões encontrados no laboratório para

a célula de carga instalada na posição “10”. Na Tabela 6.23, estão apresentados os

valores de tensões e de seus respectivos módulos, para as camadas de revestimento e de

colchão de areia, com os valores de tensões calculadas pelo FEPAVE2 e lidas pelos

instrumentos no Setor de Modelos Físicos.

6.4.1 Considerações Finais da Análise Numérica

Nota-se tendência dos valores de módulos para as PPCs de diferentes espessuras

diminuírem proporcionalmente com a espessura das peças, diferentemente da

modelagem usual do comportamento das misturas asfálticas, onde os módulos são

determinados para a mistura correspondente, não levando em conta a espessura da

camada em si.

Para as peças de 40mm, os valores de módulos são relativamente baixos quando

comparados às outras espessuras utilizadas de PPCs, assim como os valores de

Coeficiente de Poisson tiveram que ser aumentados para atingir os valores de tensão

lidos pela célula de carga central.

Foi analisada a influência da rigidez das paredes que compõem a estrutura do painel

experimental, através da limitação da malha de elementos finitos na fronteira das

paredes de concreto do painel, e notou-se que estas não influenciaram na análise da

transmissão de tensões para os pontos estudados.

Conclui-se que é possível modelar uma estrutura de pavimento intertravado com um

programa usualmente empregado para analisar pavimentos asfálticos e que a ordem de

grandeza dos módulos de resiliência da camada de PPC se aproxima da dos empregados

para misturas asfálticas convencionais em alguns casos, mas tem grande influência da

rigidez do sistema como um todo, rigidez esta proveniente (e variável) da espessura e

arranjo das peças e também da deformabilidade das camadas inferiores.

191

Outros programas de análise de tensões de uso corrente para pavimentos asfálticos

podem ser testados com os dados obtidos do painel para checar o que melhor se

aplicaria a estas análises.

192

7 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS DO

TRECHO EXPERIMENTAL

7.1 Avaliação do Desempenho do Trecho Experimental de Cantagalo

A avaliação do trecho experimental de pavimento intertravado consistiu na realização

de avaliações estruturais e funcionais ao longo da via, uma vez que estas avaliações são

de vital importância para a definição e a caracterização do desempenho da estrutura e da

camada de rolamento do pavimento em questão.

Foram realizados alguns ensaios para a avaliação do trecho experimental de pavimentos

intertravados construído em Cantagalo – RJ, estes ensaios foram realizados com o

objetivo de acompanhar o desempenho das diferentes estruturas que compõem os

subtrechos, para futuramente se ter a evolução de avaliação dos parâmetros

relacionados.

Os ensaios foram realizados em duas datas distintas, defasadas de um ano, abril de 2004

e no mesmo mês do ano de 2005. Foram realizados ensaios de deflexão, utilizando a

viga Benkelman convencional e a eletrônica, ensaios de resistência à derrapagem,

utilizando o Pêndulo Britânico, e ensaios de drenabilidade.

7.1.1 Ensaios Deflectométricos Realizados no Trecho Experimental

Os ensaios deflectométricos foram realizados com o intuito de tentar caracterizar a

condição estrutural das camadas constituintes do pavimento. Em um primeiro momento,

foi utilizada a viga Benkelman convencional para a medição de deflexões máximas em

todos os subtrechos de PPCs. Na segunda etapa de levantamentos, foram realizados

ensaios com a utilização da viga Benkelman eletrônica, que permite, além da

verificação da deflexão máxima, a definição da bacia deflectométrica e dos demais

dados, obtidos através destes ensaios, com maior exatidão (D0 e Rc).

193

Torna-se, mais uma vez, importante fazer alguns comentários sobre a utilização da viga

Benkelman, tanto a convencional como a automatizada, em pavimentos intertravados.

Descrevem-se aqui algumas considerações sobre a medida das deflexões em

pavimentos, com o revestimento constituído por blocos de concreto, que são:

• Primeiramente, deve-se ter muita atenção sobre a escolha do local de colocação

da ponta de prova, uma vez que, se colocado sobre um bloco solto, este pode

influenciar negativamente os resultados, aumentando significativamente a

deflexão;

• Se possível, repetir mais de uma vez o ensaio no mesmo ponto, pois a posição

do conjunto de rodas do eixo pode afetar a leitura da deflexão. Devido à

influência da posição dos pneus em relação aos blocos, quando o conjunto pode

estar apoiado inteiramente sobre o bloco, apenas uma das rodas pode estar

apoiada sobre o bloco e quando nenhuma das rodas está apoiada sobre o bloco

em que está colocada a ponta de prova, este cuidado deve ser tomado

principalmente em peças com espessuras de 60 e 80mm, devido às suas menores

dimensões;

• Não se deve colocar a ponta de prova sobre uma junta entre os blocos, pois,

devido a pequena movimentação existente, o resultado do ensaio pode ser

mascarado. Quando da realização destes ensaios no trecho experimental,

observou-se que, quando se tinha esta situação, não se observava movimentação

do extensômetro, o que acarretava a não validação do ensaio, pois se obtinha

valores muito reduzidos ou iguais a zero para as deflexões;

• Por último, e não menos importante, sempre que possível posicionar a ponta de

prova no meio do bloco, para diminuir a influências do posicionamento da ponta

de prova e dos pneus citados anteriormente.

Os primeiros resultados referentes aos ensaios realizados com a viga Benkelman,

efetuados em abril de 2004, estão apresentados na Tabela 7.1.

194

Tabela 7.1– Deflexões máximas obtidas nos ensaios realizados nas primeiras avaliações

no mês de abril de 2004

Deflexões Máximas Obtidas nos Ensaios (x10-2mm) Espessura

das PPCs

(mm) 1ª. leitura 2ª. leitura 3ª. Leitura 4ª. leitura 5ª. leitura Média

40 82 82 50 34 32 56

60 52 50 36 36 30 40.8

80 60 56 40 24 22 40.4

100 42 40 36 20 20 31.6

Nos ensaios realizados na primeira avaliação estrutural, não foram medidos o raio de

curvatura e as bacias de deflexão, sendo determinada apenas a deflexão máxima.

Apenas nos ensaios realizados com a viga eletrônica foram determinados estes

parâmetros. A Figura 7.1 mostra as bacias de deflexão encontradas nos ensaios

realizados com a viga Benkelman eletrônica e na Tabela 7.2 estão apresentados os

resultados referentes às avaliações realizadas em abril de 2005, um ano após a primeira

avaliação.

No caso das medidas efetuadas com a viga Benkelman eletrônica e a convencional, D0,

RC e bacia de deflexão, vale lembrar que além das espessuras das PPC serem diferentes

variou-se também a espessura da base cimentada em cada um dos sub-trechos.

Tabela 7.2– Determinação dos parâmetros relacionados à viga Benkelman

Subtrechos D0 (x10-2mm) D25 (x10-2mm) RC (m)

PPC 40 27 19 390,7

PPC 60 48 38 312,5

PPC 80 39 24 208,3

PPC 100 24 12 260,4

195

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Distância (mm)

Def

lexã

o (m

m)

PPC de 40mm PPC de 60mm PPC de 80mm PPC de 100mm

Figura 7.1– Bacias de deflexão determinadas com a viga Benkelman eletrônica

7.1.2 Ensaios de Resistência à Derrapagem Realizados no Trecho Experimental

Simplificadamente, o procedimento do Ensaio da ABNT (1993) consiste em:

• Monta-se o equipamento do pêndulo;

• Limpa-se bem a superfície do revestimento.

• Molha-se abundantemente a superfície do pavimento e o “patim” do pêndulo

com água;

• Mede-se a temperatura sobre o pavimento;

• Ajusta-se o comprimento da haste de atrito: A sapata do pêndulo deve se

deslocar no mesmo sentido do tráfego e o comprimento de atrito deve se situar

entre 125 e 127mm. Para isto, é necessário ajustar a haste de forma que a

distância entre o ponto que a sapata toca o pavimento no movimento de ida e o

ponto que ela toca na volta, medida com uma régua própria, se enquadre na faixa

adequada para o comprimento do atrito;

• Ajusta-se do ponto (zero): por 10 vezes libera-se a haste do pêndulo e anotam-se

as variações em relação ao zero do equipamento, para posterior correção do

resultado;

196

• Faz-se a correção do zero antes e depois do ensaio, obtendo-se a média das 10

leituras antes (M1) e depois (M2) do ensaio. A média de M1 e M2 é a correção

média das leituras do zero (M3);

• Início do ensaio: libera-se a haste do pêndulo, segurando-a ao seu retorno, e

anota-se o valor indicado pelo ponteiro do medidor;

• Repete-se a operação por cinco vezes sucessivamente, tomando o cuidado de

molhar bem a superfície de ensaio a cada repetição. Calcula-se a média das 5

leituras (M4);

• Faz-se a correção devido à temperatura (CT) através de um ábaco próprio;

• O valor do coeficiente de atrito corrigido é:

M4 - M3 - CT.

Os ensaios de Pêndulo Britânico foram realizados nas mesmas datas dos ensaios

deflectométricos, para a realização do acompanhamento do desempenho inicial da

condição de atrito das peças instaladas no trecho experimental. Foram adotados os

seguintes procedimentos, alguns não relatados na literatura, para a avaliação do

coeficiente de atrito das peças de concreto:

• Os ensaios foram realizados com a presença de uma fina lâmina de água;

• Os ensaios foram realizados em todos os subtrechos, ou seja, nas peças de 40,

60, 80 e 100mm;

• Adotou-se a medição do coeficiente de atrito em dois posicionamentos distintos

do “patim” de borracha, quando de sua passagem pela superfície:

Primeira avaliação: mediu-se o atrito, passando o “patim” apenas sobre a

superfície do bloco;

Segunda avaliação: mediu-se o atrito, passando o “patim” sobre dois

blocos justapostos, forçando a sua passagem por uma das juntas entre as

peças.

• Nas peças de 40mm, o “patim” passou, em todas as leituras, por pelo menos uma

junta, devido às suas dimensões, não se dando, portanto, atenção para a

passagem apenas sobre o bloco.

197

Notam-se, nos ensaios realizados, diferenças entre os valores de resistência à

derrapagem obtidas quando o “patim” de borracha passou apenas sobre o bloco de

concreto e quando o “patim” passou por uma das juntas entre duas peças justapostas.

Lembra-se, novamente, que nas peças de 40mm não se deu atenção para a passagem do

“patim” apenas sobre o bloco devido as suas pequenas dimensões. A Figura 7.2

apresenta o ensaio Pêndulo Britânico sendo realizado em um dos subtrechos do trecho

experimental de pavimentos intertravados. Os valores medidos da condição de atrito

estão na Tabela 7.3, para as duas avaliações realizadas no trecho experimental.

Figura 7.2– Ensaio de resistência à derrapagem realizado no trecho experimental

198

Tabela 7.3 – Ensaios realizados com o Pêndulo Britânico no trecho experimental

Data de realização dos

ensaios Espessura das PPCs (mm)

Abril de 2004 Abril de 2005

1ª. Avaliação 0,62 0,55 40

2ª. Avaliação 0,62 0,57

1ª.

Avaliação 0,54 0,54

No Bloco 2ª.


1ª.


60

Passando

por uma

junta 2ª.


1ª.


No Bloco 2ª.


1ª.


80

Passando

por uma

junta 2ª.


1ª.


No Bloco 2ª.


1ª.


100

Passando

por uma

junta 2ª.


199

Em dois anos de utilização do trecho experimental de pavimentos intertravados, não se

notou tendência para a diminuição da resistência à derrapagem, medida com o Pêndulo

Britânico nos pontos ensaiados. Após este curto período de utilização do pavimento,

todos os subtrechos continuam com boas condições de atrito, e tendo valores acima do

mínimo recomendado de resistência à derrapagem. Vale lembrar que a recomendação

mínima exigida é de BPN > 0,45 e segundo CRUZ (2003), a indicação de resistência à

derrapagem para a categoria muito bom o BPN, recomendado , é > 0,65.

7.1.3 Ensaios de Permeabilidade Realizados no Trecho Experimental

Os ensaios de permeabilidade foram realizados apenas no mês de abril de 2005. Os

ensaios foram realizados com uma proveta com capacidade de 1000ml de

armazenamento de água, com área de contato entre a base da proveta e o pavimento de

31,16cm2. Apesar da recomendação da utilização de uma cola de silicone (COOLEY,

1999), para evitar a saída de água entre o contato da base da proveta e a superfície do

pavimento, foi empregada uma graxa de uso automotivo do tipo GMA-2, não solúvel

em água, pois assim evitou se a esperar pelo tempo de secagem da cola de silicone.

Foram adotados os mesmos procedimentos para a realização

• Limpava-se o local em que seria realizado o ensaio;

• A graxa era colocada em toda base da proveta, em uma espessura de

aproximadamente 0,5cm;

• Marcava-se o local, no pavimento, onde a proveta ficaria em contato com as

juntas entre os blocos;

• Era colocada uma camada de graxa nas juntas que estivessem em contato com a

base da proveta;

• Colocava-se a proveta em contato com o pavimento, no local pré-estabelecido;

• Na parte superior da proveta, colocava-se um peso para melhor fixação e

preenchimento dos vazios entre a base da proveta e o pavimento;

• Enchia-se a proveta até uma altura determinada e mantinha-se, a altura de água

na proveta, por um minuto;

• Completava-se a proveta com água;

• Anotava-se o tempo que a água escoava entre duas alturas pré-definidas;

• Media-se as alturas pré-definidas da proveta até o pavimento.

200

Foi adotada a colocação da graxa das juntas, entre os blocos, pois em alguns casos

somente a graxa colocada na base da proveta não conseguia penetrar nas juntas e assim

a água expulsava a areia da parte superior das juntas, com isso perdia-se o ensaio. A

área de contato entre a proveta e o pavimento adotada para o cálculo da permeabilidade

não era toda a área molhada, mas somente a parte pertencente às juntas, pois se

considerou o bloco de concreto impermeável.

Deve-se relatar que não foram encontrados valores de coeficiente de permeabilidade

para os ensaios realizados no trecho experimental, pois com a passagem de caminhões

com cimento, alguns fragmentos de cimento ficaram depositados sobre os blocos

fazendo com que as partes finas deste material penetrassem nas juntas entre os blocos e,

com o passar do tempo e com a umidade provocada pela chuva, as juntas tornaram-se

um material cimentado e impermeável.

7.1.4 Ensaios Realizados na Areia Utilizada no Trecho Experimental

Foram realizados alguns ensaios para a classificação da areia utilizada no colchão e no

rejunte entre os blocos do trecho experimental de pavimento intertravado de Cantagalo.

Foram feitos ensaios de granulometria, em amostras retiradas dos subtrechos, e de

degradação conforme descrito no capítulo dois desta tese. As amostras da areia

proveniente do colchão foram retiradas dos subtrechos de 40, 60, 80 e 100mm, para a

verificação da granulometria após um ano de utilização do pavimento em questão. A

granulometria da areia estão apresentadas na Tabela 7.4, e a Figura 7.3 apresenta as

curvas granulométricas dos ensaios realizados com as amostras retiradas do trecho

experimental.

O ensaio de degradação utilizado para verificar o comportamento da areia na

durabilidade foi o ensaio de trituração apresentado por MORI & KARASAHARA

(2000) e seu resultado foi expresso em % passante antes e depois do ensaio na peneira

0,075mm. Optou-se pela realização deste ensaio pela facilidade e pela presença de todos

os materiais necessários para sua execução, o que não acontece para os outros ensaios

que necessitam de matérias especiais para sua execução. Os resultados deste ensaio

estão apresentados na Tabela 7.5.

201

Tabela 7.4– Granulometria da areia utilizada para o colchão do trecho experimental

após um ano de utilização do pavimento

Após um ano de utilização do

pavimento Colchão de Areia

PPC de

40mm

PPC de

60mm

PPC de

80mm

PPC de

100m

Abertura

das

Peneiras

(mm) Recomendado

pela ABCP %Passante % Passante

9,5 100 100 100 100 100 100

4,8 95 a 100 99 99,98 99,60 99,59 99,78

1,2 50 a 85 88 94,68 83,36 84,79 87,20

0,6 25 a 60 51 51,18 24,26 24,37 25,72

0,3 10 a 30 15 7,72 3,70 4,07 3,40

0,15 5 a 15 2 1,78 1,69 1,69 1,28

0,075 0 a 10 0 0 0 0 0

Figura 7.3– Curvas granulométricas da areia utilizada no trecho experimental e da areia

retirada do colchão após um ano de utilização do trecho

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1.00 10.00

Abertura das Peneiras (mm)

Porc

etag

em P

assa

nte

(%)

Limite Inferior (ABCP) Limite Superior (ABCP) 100 mm 80 mm 60 mm 40 mm Areia do colchão

9,5 4,8 1,2 0,6 0,3 0,15 0,075

202

Tabela 7.5– Resultados do ensaio de degradação para a areia utilizada no trecho

experimental de Cantagalo

Antes do Ensaio Após o Ensaio Amostra % Passante na Peneira

0,075

% Passante na Peneira

0,075

Diferença

Entre os

Ensaios (%)

1 0,66 1,80 1,14

2 0,62 1,62 1,00

Comparando os resultados obtidos na análise da degradação da areia utilizada no trecho

experimental com os valores recomendados por KNAPTON (1997) para limites

aceitáveis para o ensaio de degradação Lilley and Dowson,verifica-se que a areia

utilizada passaria no critério de % máxima passante após o ensaio (15%) e na %

máxima de diferença antes e depois do ensaio (5%).

7.1.5 Considerações Finais Sobre a Avaliação do Trecho Experimental

Após os dois primeiros anos da utilização do trecho experimental, pode-se relatar que o

pavimento apresenta-se em ótimo estado, mantendo as características originais de

revestimento. As deflexões máximas obtidas nos ensaios deflectométricos, apesar de

terem sido realizadas com equipamentos diferentes, não apresentaram grandes

variações, a resistência à derrapagem manteve os níveis iniciais e a areia utilizada para a

confecção do colchão e para o rejuntamento das peças apresenta-se dentro dos níveis de

degradação permitidos.

O trecho apresenta alguns locais com afundamento, porém estes afundamentos foram

decorrentes da retirada do revestimento e do colchão de areia para coleta de materiais e

instalação e retirada das células de carga utilizadas para a medida das tensões

transmitidas do revestimento para a estrutura do trecho. Também apresenta alguns

blocos trincados nos mesmos locais, devido à compactação manual realizada com um

martelo de borracha.

O tráfego do trecho experimental de Cantagalo, segundo o critério utilizado pela CCA,

para o período de projeto (20 anos) é de 1,4x107, e composto, mais comumente por

203

caminhões do tipo 2C, 3C, 4C, 2S1, 2S2, 2S3, 3S2 e 3S3, segundo classificações dos

veículos rodoviários apresentado por MEDINA (1997). A Figura 7.4 apresenta

exemplos de alguns caminhões que trafegam pelo trecho.

Figura 7.4– Exemplo do tráfego de caminhões do trecho experimental

7.2 Análise da Transmissão de Tensões no Trecho experimental

Um dos objetivos desta pesquisa consistiu na instrumentação da estrutura do trecho

experimental de pavimento intertravado implementado por CRUZ (2003), para o

monitoramento de respostas que, de algum modo, contribuam para a compreensão do

desempenho estrutural das PPC durante o período de estudo. Para a instrumentação do

trecho experimental foram utilizadas as dez células de carga descritas anteriormente.

7.2.1 Instalação das Células de Carga

Como o trecho já estava em uso há mais de um ano, na época da colocação da

instrumentação, o passo inicial foi a observação do local que os veículos mais

utilizavam quando trafegavam pelo pavimento. A partir desta observação, foi escolhido

um segmento paralelo ao meio-fio da calçada passando pelos quatro trechos de

diferentes espessuras de PPC (100, 80, 60 e 40mm). Os pontos escolhidos para a

instalação dos sensores estão apresentados na Tabela 7.6.

Para a instalação dos instrumentos, foram retiradas parcialmente as peças de PPC do

revestimento, dos quatro sub-trechos, como ilustra a Figura 7.5(a), bem como o colchão

204

de areia. Também foram realizados furos, com o auxilio de uma sonda rotativa e de uma

maquita, em todos os trechos de espessuras de PPC, com o objetivo de instalar algumas

células na interface entre o colchão de areia e a base cimentada. Estes furos eram de

50mm de profundidade para o assentamento das células.

Tabela 7.6 - Locais de instalação das células de carga no trecho experimental de

Cantagalo

N° da Célula de

Carga

Espessura das

PPC (mm) Local de Instalação

10550 40 Interface da base com o colchão de areia

10816 40 Colchão de areia







Para auxiliar o nivelamento dos sensores foi utilizada uma fina camada de areia (a

mesma utilizada no colchão) na parte inferior dos furos, a qual permitia uma pequena

movimentação dos instrumentos utilizados para medir as tensões na interface da base

cimentada com o colchão de areia. Dois exemplos dos furos utilizados estão mostrados

na Figura 7.5(b), enquanto na Figura 7.5(c) mostra-se um dos furos com a célula antes

da colocação do revestimento. Para evitar o rompimento dos cabos, foram utilizados

dutos metálicos para a condução dos mesmos, dos locais de instalação até o local de

aquisição de dados, como mostrado na Figura 7.5(d). Um desenho esquemático do

posicionamento das células de carga instaladas no trecho experimental pode ser visto na

Figura 7.6. Os resultados obtidos com estes instrumentos estão apresentados a seguir.

Neste momento, torna-se oportuno relatar as dificuldades encontradas na retirada das

PPCs do pavimento intertravado. Devido à boa execução e à utilização do pavimento

por mais de um ano antes da instalação das células, o intertravamento entre as peças

205

dificultou a abertura das valas para a instalação dos sensores. A princípio, o objetivo era

a colocação de alguns sensores na interface do subleito e da sub-base e na interface da

sub-base e da base cimentada, porém, com problemas na sonda rotativa (queima do

motor), não se conseguiu abrir furos com mais de 70 mm de profundidade na base de

brita graduada tratada com cimento.

Figura 7.5– Passos para a colocação das células de carga no trecho experimental

(a) Retirada das PPCs do

revestimento

(b) Furos da colocação das células

(c) Célula de carga instalada na base

do pavimento

(d) Dutos metálicos para a passagem

da fiação

206

Figura 7.6 – Representação esquemática do trecho experimental, depois de instaladas as células de carga

207

7.2.2 Análise dos Dados do Trecho Experimental de Cantagalo - RJ

No trecho experimental, construído no acesso à fábrica de cimentos da HOLCIM S.A,

foi realizado o monitoramento da transmissão de esforços da camada de revestimento

para a interface da camada de base (neste caso brita graduada tratada com cimento) e do

colchão de areia e para a camada de colchão de areia conforme descrito anteriormente.

Foram realizados, também, o acompanhamento do desempenho das diferentes estruturas

que compõem o trecho experimental através de avaliações estruturais e funcionais. Os

dados destes acompanhamentos estão descritos a seguir.

7.2.2.1 Leitura das Cargas Através dos Sensores

Após a instalação dos sensores partiu-se para a tomada de dados a partir das células de

carga.

Os primeiros resultados obtidos através das leituras das células de carga no interior das

seções experimentais foram sob a ação de uma carga de um caminhão do tipo Toco,

com carga em seu eixo traseiro, simples de roda dupla, de 10.330kgf e com carga total

de 12.020kg. A pesagem dos eixos foi realizada na balança situada na entrada da fábrica

de cimentos da HOLCIM S.A, conforme artigo apresentado na 35a RAPv (MULLER &

MOTTA, 2004).

Como as células são de pequena dimensão, foi realizada uma marca acima do

revestimento na direção da instalação das células e foi pedido ao motorista para alinhar

a roda externa traseira do caminhão e passar sobre a esta linha. Devido à imprecisão

deste experimento, especialmente considerando o eixo traseiro de roda dupla, é possível

que tenha ocorrido a interferência das duas rodas, do eixo traseiro, na leitura das células,

embora pouco provável.

As leituras realizadas estão mostradas nas Figuras 7.7 e 7.8, que apresentam as cargas

lidas na interface do colchão com a base cimentada e no colchão de areia,

respectivamente.

208

Figura 7.7- Cargas lidas pelos sensores no colchão de areia do trecho experimental de

Cantagalo sob carga de caminhão toco

A partir das medições realizadas com as células instaladas no colchão de areia, pode-se

verificar que:

• Na célula instalada no trecho de PPC de 40mm, a carga transmitida pelo eixo

traseiro atuando no revestimento do pavimento ao colchão de areia foi superior a

dos casos das demais PPCs, chegando a 2.905kgf;

• Na mesma célula observou-se, também, o registro da passagem da roda do eixo

dianteiro do caminhão toco com uma carga igual a 504kgf;

• Na célula instalada no trecho de PPC de 60mm, a carga que foi transmitida pelo

revestimento ao colchão de areia foi inferior à carga transmitida pelas PPC de

40mm e superior às cargas transmitidas pelas PPC de 80 e 100mm, e igual a

2.825kgf;

• As cargas transmitidas pelo revestimento de peças de 40 e 60mm foram muito

parecidas e muito superiores às transmitidas pelas peças de 80 e 100mm;

• Na célula instalada no trecho de PPC de 80mm, a carga transmitida com a

passagem do eixo traseiro pelo revestimento do pavimento ao colchão de areia

foi igual a 425kgf;

269.18425.43

2825.66

504.20

2905.29

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

22 24 26 28 30 32

Leitura (s)

Car

ga (k

g)

100 mm 80 mm 60 mm 40 mm

209

• Na célula instalada no trecho de PPCs de 100mm, a carga transmitida pela

passagem do eixo traseiro pelo revestimento do pavimento ao colchão de areia,

foi igual a 269kgf;

• A carga registrada na passagem da roda dianteira do caminhão nas PPC de

40mm foi superior à registrada pela passagem do eixo traseiro, do mesmo

caminhão, nas PPC de 80 e 100mm.

Figura 7.8- Cargas lidas pelos sensores na interface da base com o colchão de areia do

trecho experimental de Cantagalo sob carga de caminhão toco

A partir das medições realizadas com as células instaladas na interface da base

cimentada com o colchão de areia, pode-se verificar que:

• Na célula instalada no subtrecho de PPC de 40mm, a carga transmitida pelo eixo

traseiro atuando sobre o revestimento do pavimento ao colchão de areia foi

superior relativamente às outras espessuras de PPCs, chegando a 2.432kgf;

• Na mesma célula observou-se, também, o registro da passagem da roda do eixo

dianteiro do caminhão toco com uma carga igual a 748kgf;

• Na célula instalada no trecho de PPC de 60mm, a carga que foi transmitida pelo

eixo traseiro atuando sobre revestimento ao colchão de areia foi inferior à carga

753.09

1391.42

2368.14 2432.28

748.24

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Leitura (s)

Car

ga (k

g)

100 mm 80 mm 60 mm 40 mm

210

transmitida pelas PPCs de 40mm e superior as cargas transmitidas pelas PPCs de

80 e 100mm, e igual a 2.368kgf para o eixo traseiro do caminhão;

• As cargas transmitidas pelo revestimento de peças de 40 e 60mm foram muito

parecidas e superiores às transmitidas pelas peças de 80 e 100mm;

• No trecho de PPC de 80mm, a carga transmitida pelo revestimento do pavimento

ao colchão de areia foi igual a 1.391kgf para o eixo traseiro do caminhão;

• No trecho de PPC de 100mm, a carga transmitida pelo revestimento do

pavimento ao colchão de areia foi igual a 733kgf;

• Diferentemente das cargas registradas no colchão de areia, a carga da roda

dianteira nas PPC de 40mm foi inferior às cargas registradas referentes ao eixo

traseiro nas PPC de 80 e 100mm.

Analisando os valores de carga transmitida para as células de carga, definiu-se os

valores de tensão através da área de superfície das células de carga. Os valores de tensão

encontrados para a transmissão esforços estão apresentados na Tabela 7.7.

Tabela 7.7 – Valores de tensão (kgf/cm2) transmitidas pelo caminhão para as células de

carga instaladas no trecho experimental sob tensão de 7,05kgf/cm2 de roda de pneu

Local de Instalação dos

Instrumentos PPC 100mm PPC 80mm PPC 60mm PPC 40mm

Colchão de Areia 0,610 0,960 6,390 6,570

Base Cimentada 1,705 3,150 5,360 3,440

7.3 Análise Numérica

As tensões medidas no trecho experimental foram comparadas com as tensões

calculadas. Como relatado no capítulo 6, para análise numérica exploratória, realizada

para a verificação das tensões transmitidas, foi utilizado o programa computacional

FEPAVE2. O processo de análise envolveu várias alternativas de modelagem da

estrutura construída no trecho experimental e tornou-se um processo repetitivo que foi

resolvido por uma rotina computacional, na qual variavam-se o módulo da camada de

revestimento, composto por PPCs, do colchão de areia e da base composta por brita

211

graduada tratada com cimento, e comparavam-se as tensões calculada pelo programa na

linha onde estava instalada a célula de carga no colchão de areia e na camada superior

da base cimentada, com os valores medidos em campo conforme relatado

anteriormente, para as espessuras de blocos utilizadas.

Os dados de entrada do programa FEPAVE2, nestas análises, foram:

• Raio da área carregada = 10,8m; padrão do programa (eixo padrão);

• Pressão na área carregada = 7,05kgf/cm2, devido ao carregamento do caminhão

utilizado durante as medições;

• Número de camadas = 5 (revestimento de PPCs, colchão de areia, base

cimentada, sub-base granular e subleito);

• Coeficientes de Poisson:

0,30 para o revestimento de PPCs;

0,20 para a base cimentada;

0,45 para o colchão de areia, para a sub-base granular e para o subleito.

• Foi utilizado modelo de comportamento constante, para as camadas de

revestimento, variando conforme a espessura de PPC, tendo sido testados

valores de 600.000 a 10.000kgf/cm2;

• Foram utilizados valores de módulo constante para a camada de areia e iguais a

2.000kgf/cm2, para todas as interações realizadas;

• Foram utilizados valores de módulos constantes para a camada de base

cimentada e iguais a 15.000 e 35.000kgf/cm2;

• Para a camada de sub-base granular, foram realizados ensaios de módulo de

resiliência em amostras coletadas no local estudado, e utilizado o modelo

composto para a expressão do MR, igual a:

MR = 1008 x σ30,54 x σD

-0,36 (MPa)

• Para a camada de subleito, foram realizados ensaios de módulo de resiliência em

amostras coletadas no local estudado, e utilizado o modelo composto para a

expressão do MR, igual a:

MR = 979 x σ30,48 x σD

-0,31 (MPa)

Vale observar que foi realizado um ensaio triaxial dinâmico o material retirado da base

cimentada, porém na modelagem optou-se por utilizar o modelo de módulo constante e

212

variável entre os valores de 15.000 e 35.000 kgf/cm2 para esta camada como tem sido a

prática.

Durante a rotina computacional, foram estabelecidos alguns valores de módulos de

resiliência constantes para a camada de subleito do trecho experimental determinados

pelo programa, o que permitiu o cálculo das tensões verticais admissíveis no subleito

através do modelo de HEUKELOM & KLOMP (MOTTA, 1991) apresentada a seguir:

σv adm = 0,006 x MR / 1 + 0,7 x log N

Onde:

σvadm é a tensão normal vertical admissível no topo do subleito, em

kgf/cm2;

MR é o módulo resiliente do subleito, em kgf/cm2

N é o número de aplicações do carregamento.

MOTTA (1991), em sua tese de doutorado, apresenta valores de tensão normal vertical

admissível no subleito, através de uma relação entre o número N e o MR do material do

subleito, para a expressão de HEUKELOM & KLOMP que estão apresentados na

Tabela 7.8.

A partir da determinação da tensão vertical admissível no subleito pode-se verificar o

dimensionamento realizado por CRUZ (2003) em função desta.

A Tabela 7.9 apresenta os valores de módulos de entrada do FEPAVE2 e os valores de

tensão calculados pelo programa, para a verificação das tensões transmitidas pelo

revestimento composto por blocos de 100mm. Nas Tabelas 7.10; 7.11 e 7.12 estão

apresentados os valores para, respectivamente, as PPCs de 80, 60 e 40mm, para as

camadas de colchão de areia, base cimentada, sub-base granular e subleito. Os pontos de

tensões verticais do colchão de areia e da interface do colchão de areia e da base

cimentada são os pontos de instalação das células de carga. Definiu-se um módulo

resiliente contante do subleito pelo FEPAVE2 o que permite comparar com os valores

com as tensões da Tabela 7.8.

213

Tabela 7.8 – Tensão vertical admissível no subleito em função do módulo resiliente do

material e do número N (MOTTA, 1991)

Tensão Vertical no Subleito (kgf/cm2) Módulo

Resiliente

(kgf/cm2) N = 105 N = 106 N = 107 N = 108

250 0,29 0,25 0,23 0,21

500 0,58 0,51 0,45 0,41

750 0,87 0,76 0,68 0,62

1.000 1,15 1,02 0,91 0,82

2.000 2,31 2,03 1,82 1,64

3.000 3,46 3,05 2,78 2,47

5.000 5,77 5,08 4,55 4,11

Tabela 7.9 – Tensões transmitidas pelo revestimento de PPCs de 100mm analisados

pelo FEPAVE2 e os valores de tensões admissíveis no trecho experimental

Módulo das Camadas

(kgf/cm2)

σ v

(colchão

de areia)

σ v (base

cimentada)

σ v

(sub-

base)

σ v

(subleito)

MR do

subleito

PPC C.A Base (kgf/cm2)

30.000 2.000 15.000 2,562 2,286 0,959 0,580 4.170

40.000 2.000 15.000 2,291 2,041 0,885 0,551 4.270

50.000 2.000 15.000 2,065 1,859 0,834 0,526 4.340

60.000 2.000 15.000 1,903 1,716 0,790 0,510 4.430

30.000 2.000 35.00 2,793 2.535 0.882 0.518 4.420

70.000 2.000 35.000 1,966 1,806 0,718 0,451 4.700

250.000 2.000 15.00 0,891 0,814 0,453 0,321 5.050

400.000 2.000 15.000 0,662 0,611 0,357 0,261 5.050

214



Módulo das Camadas

(kgf/cm2)

σ v

(colchão

de areia)

σ v (base

cimentada)

σ v

(sub-

base)

σ v

(subleito)

MR do

subleito


60.000 2.000 15.000 2,931 2,823 0,804 0,395 4.610

50.000 2.000 15.000 3,172 3.026 0,834 0,413 4.730

45.000 2.000 15.000 3,269 3,152 0,855 0,428 4.910

60.000 2.000 35.000 3,261 3,167 0,715 0,352 5.010

550.000 2.000 15.000 0,947 0,910 0,352 0,203 5.050

600.000 2.000 15.000 0.901 0,867 0,337 0,210 5050



Módulo das Camadas

(kgf/cm2)

σ v

(colchão

de areia)

σ v (base

cimentada)

σ v

(sub-

base)

σ v

(subleito)

MR do

subleito


35.000 2.000 15.000 5,398 4,428 0,930 0,429 4.330

20.000 2.000 15.000 6,165 5,084 0,987 0,450 4.550

15.000 2.000 15.000 6,282 5,349 1,005 0,455 4.480

20.000 2.000 35.000 6,349 5,455 0,825 0,360 4.830

215



Módulo das Camadas

(kgf/cm2)

σ v

(colchão

de areia)

σ v (base

cimentada)

σ v

(sub-

base)

σ v

(subleito)

MR do

subleito


25.000 2.000 15.000 6,688 6,252 0,967 0,415 4.500

200.000 2.000 15.000 3,773 3,515 0,746 0,368 4.950

Os valores em negrito nas tabelas são os valores de módulos para as camadas de PPCs,

de colchão de areia e da base cimentada que conduziram a valores de tensões calculadas

próximas às coletadas em campo por meio das células de carga.

No caso dessas estruturas de pavimentos a concordância numérica entre as tensões lidas

em pontos distintos não puderam ser reproduzidas de forma satisfatória com um

conjunto único de módulos. Para reproduzir as tensões medidas na base, os valores de

MR das PPCs ficam muito exagerados, o que leva a crer que houve erro das leituras no

campo para estes pontos.

7.3.1 Considerações Finais da Análise Numérica

Pelo programa FEPAVE2, utilizado para a determinação de tensões e deformações em

pavimentos flexíveis, conseguiu-se determinar módulos resilientes para as camadas de

revestimento e do colchão de areia do pavimento intertravado do trecho experimental,

que levaram a tensões calculadas próximas às tensões lidas nas células de carga

instaladas.

Nos casos das PPC de 100, 80 e 40mm, as tensões calculadas com uma mesma

modelagem não foram iguais às lidas simultâneamente nos dois instrumentos instalados,

havendo diferenças significativas entre estas. Isto pode ser devido a diferença de rigidez

entre os materiais constituintes dos equipamentos e o material da camada de colchão de

areia e pela célula de carga não ter ficado em contato com a base cimentada que a

sustentaria e não a deixaria deformar em conjunto com o colchão de areia.

216

A célula de carga instalada no colchão de areia das PPCs de 60mm pode ter ficado em

contato com a base cimentada, não deformando com o colchão de areia, e, devido a isto,

os valores de tensões determinados com as células de carga e os calculados pelo

FEPAV2 foram próximos nos dois locais medidos.

Os valores de tensão admissível no topo do subleito definidos pela expressão de

HEUKELON & KLOMP e calculados por MOTTA (1991) são muito superiores aos

determinados a partir dos módulos encontrados na análise realizada com o FEPAVE2, o

que mostra que para esta carga aplicada o pavimento estaria superdimensionado.

A partir dos resultados obtidos dos valores de módulo resiliente para as camadas de

PPCs, colchão de areia e base cimentada, que atribuiram valores de tensões próximas às

obtidas pelas leituras das células de carga, determinaram-se os valores de deflexão

máxima pelo FEPAVE2, conforme mostrado na Tabela 7.13. Pôde-se verificar que os

valores de deflexão máxima, calculadas pelo FEPAVE2 e as medidas com a viga

Benkelman eletrônica, para as PPCs de 60 e 80mm, estão muito próximos, o que

confirma os valores de módulos adotados para as camadas. Para as demais espessuras de

PPCs analisadas (40 e 100mm) os valores de deflexão calculados e os obtidos em

campo foram diferentes, embora da mesma ordem de grandeza. Vale comentar que o

valor medido nas PPCs de 10cm não parece coerente com os outros, embora, neste caso

o colchão de areia tenha sido maior.

As bacias de deflexão medidas e calculadas não tiveram boa aproximação como um

todo, visto que as bacias medidas apresentaram formato peculiar de pavimento

semirígido, com um patamar muito extenso de deflexões da mesma ordem de grandeza,

como mostrado na Figura 7.1. É possível que a malha automática usada no FEPAVE

não seja a mais adequada para aproximar os valores medidos e calculados ao longo da

bacia, mas não foi feita esta checagem. Sabe-se que o FEPAVE2, que usa o método dos

elemantos finitos – MEF, de forma geral tende a enrijecer muito a estrutura quando a

maioria das camadas trabalha com módulos elásticos lineares, e para melhorar este

aspecto seria necessário se empregar maior número de linhas e colunas na discretização

da malha. Outro aspecto é que as deflexões baixaram muito entre as medidas feitas em

épocas distintas, indicando que o intertravamento está cada vez maior nos subtrechos.

217

É possivel também que haja outro conjunto de módulos que aproxime mais as duas

deformadas, e, até, que as bacias sejam diferentes das medidas. É necessário medir

outras vezes as bacias no trecho experimental e também em outros trechos de pavimento

intertravado para garantir que o formato das bacias estejam adequadamente avaliados,

em estruturas com base granular e com base cimentada.

Tabela 7.13 – Valores das deflexões máximas calculadas pelo FEPAVE2 e as medidas

com a viga Benkelman automatizada

Módulo da Camadas

(kgk/cm2)

Deflexões

calculadas pelo

FEPAVE2

Deflexões obtidas

com a v. B.

automatizada PPCs

PPC C.A Base (x10-2mm)

25.000 2.000 15.000 12 40

20.000 2.000 15.000 12 18

15.000 2.000 15.000 12 60

20.000 2.000 35.000 10 14

45.000 2.000 15.000 13 80

60.000 2.000 35.000 11 12

60.000 2.000 15.000 11 100

70.000 2.000 35.000 10 17

218

8 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA ESTUDOS

FUTUROS

Apresentam-se as conclusões da pesquisa de transmissão de tensões e deslocamentos

obtidos com provas de carga no Setor de Modelos Físicos do Laboratório de Geotecnia,

com a instrumentação (células de carga e aquisição automática de dados) inserida na

estrutura de pavimentos intertravados. Foram empregadas espessura variadas das peças

de concreto (40, 60, 80 e 100mm) e do colchão de areia (50 e 75mm sem compactação),

além das variações dos modelos de assentamento (espinha de peixe, trama e linear ou

fileira) e do formato das peças (retangular e dentada ou 16 faces), tentando englobar a

maioria das variações possíveis apresentadas na literatura. Também foram realizados

estudos de transmissão de tensões, nos trechos experimentais de Cantagalo sujeito ao

tráfego de caminhões. Complementarmente, realizaram-se ensaios de atrito superficial

com o Pêndulo Britânico e de drenabilidade. Bacias de deflexão foram medidas no

trecho experimental com a viga Benkelman.

As variáveis em jogo, no caso dos experimentos realizados no setor de Modelos Físicos

estão reunidas na Tabela 5.1, e no caso do trecho experimental na Tabela 4.3.

Considerou-se melhor comportamento aquele que tornava o conjunto mais rígido

absorvendo mais tensões pelo carregamento em relação às outras combinações.

As conclusões nas condições delimitadas dos experimentos são as seguintes:

1. A utilização de células de carga, previamente calibradas, no painel de

laboratório permitiu analisar a distribuição, ou transmissão, de tensões por meio

de provas de carga, com até cinco ciclos de carregamento e descarregamento. È

promissora a utilização do dispositivo CAM, apresentado por VILCHEZ (2002)

na medição de deslocamentos verticais e horizontais nas juntas do pavimento

intertravado;

2. Os ensaios de transmissão de tensões realizados no painel experimental foram de

grande relevância para a medição da equivalência estrutural e para a

quantificação da distribuição de tensões verticais entre as estruturas testadas na

219

presente pesquisa, foi possível comprovar que a distribuição de tenções é

parecida com a que se obtém em pavimentos asfálticos;

3. Os ensaios de distribuição de tensões realizados no painel experimental de

laboratório, conduziram às observações seguintes em relação à espessura dos

blocos (40, 60, 80 e 100mm):

a. As PPCs de 40mm apresentaram melhor comportamento com o modelo

de assentamento espinha de peixe;

b. As PPC de 60mm e colchão de areia de 50mm apresentaram bom

comportamento para os três modelos de assentamento (espinha de peixe,

trama e linear) e os dois formatos de peças (dentada e retangular)

destacando-se o modelo linear e o formato dentado das peças;

c. As PPCs de 80mm apresentaram melhor comportamento com o colchão

de areia de 75mm, modelo de assentamento linear e o formato dentado

de peças;

d. As peças de 100mm apresentaram melhor comportamento com o colchão

de areia de 50mm e com o modelo de assentamento espinha de peixe.

4. Os ensaios de distribuição de tensões no painel experimental, conduziram às

seguintes conclusões, para a variação do modelo de assentamento (trama,

espinha de peixe e linear):

a. Para o modelo de assentamento espinha de peixe, o melhor resultado foi

obtido com PPCs de 100mm de espessura sobre colchão de areia de

50mm;

b. Para o modelo de assentamento trama, o melhor resultado foi obtido com

peças de 80mm, formato retangular, sobre colchão de areia de 50mm;

c. Para o arranjo de assentamento linear ou fileira o melhor resultado foi

obtido com peças de 80mm, formato retangular, sobre colchão de areia

de 75mm.

5. Os ensaios de distribuição de tensões no painel experimental de laboratório,

conduziram às observações seguintes quanto a variação da espessura do colchão

de areia (50 e 75mm):

220

a. Para o colchão de areia de 50mm, o melhor resultado observado foi com

a utilização de PPCs de 100mm com arranjo de assentamento espinha de

peixe;

b. Para o colchão de areia de 75mm, o melhor resultado foi observado com

blocos de 80mm, formato retangular, no modelo de assentamento linear.

6. Os ensaios de distribuição de tensões realizados no painel experimental de

laboratório conduziram às seguintes observações quanto a variação do formato

das peças (retangular e dentada):

a. Para o formato dentado o melhor resultado foi obtido com a utilização de

blocos de 100mm, modelo de assentamento espinha de peixe e com

colchão de areia de 50mm,

b. Para o formato retangular o melhor resultado foi obtido com a utilização

de peças de 80mm, colchão de areia de 75mm e modelo de assentamento

linear.

7. É grande a influência da compactação na estabilização das tensões medidas nas

células de carga do painel de laboratório principalmente a compactação inicial

aplicada após o assentamento dos blocos, por um período de 15 minutos, com a

placa vibratória passando em todas as direções e sentidos. A compactação e

selagem das juntas e a compactação inicial que estabilizam as deformações

permanentes, também exercem influência na estabilização da distribuição das

tensões transmitidas;

8. Com a variação das espessuras das juntas pode-se demonstrar a influência do

intertravamento entre os blocos na transmissão dos esforços para as camadas

inferiores. Quando não há o intertravamento ocorre pequena absorção das

tensões aplicadas no revestimento. Espessuras de juntas fora do especificado,

produzem a ocorrência de deslocamentos entre os blocos o que, além de

prejudicar o intertravamento, prejudica a estética do revestimento do pavimento;

9. A camada de colchão de areia, no experimento de laboratório, não representou

função estrutural de absorção de tensões sendo importante para o assentamento

221

dos blocos, para o nivelamento do revestimento e para o intertravamento entre as

peças;

10. A tentativa de medições de tensões horizontais entre os blocos com células de

carga não foi satisfatória, devido às dimensões das células de carga e a técnica

de instalação testada;

11. As medidas de deslocamentos com o sistema CAM adaptado mostraram a

estabilização gradual das deformações elásticas após cinco ciclos de

carregamento e descarregamento seguidas, com redução dos deslocamentos

entre as peças; apesar da aplicação de compactação intensa superior ao usual em

campo a deformação plástica no primeiro carregamento foi grande, da ordem de

50 a 90% do deslocamento plástico total;

12. A seqüência de compactação realizada no painel experimental mostrou ser de

grande importância para a diminuição e estabilização das deformações plásticas;

13. A espessura das juntas não influenciou de maneira significativa a análise dos

deslocamentos da placa metálica instalada no revestimento do pavimento

intertravado;

14. As observações feitas no trecho experimental quanto à transmissão de tensões

foram as seguintes:

a. No sub-trecho de PPCs de 40mm as células registraram tanto a passagem

do eixo traseiro quanto a do eixo dianteiro, enquanto nos demais sub-

trechos só se detectou a passagem do eixo traseiro;

b. A célula de carga instalada na interface do colchão de areia com a base

cimentada no trecho de PPC de 40mm registrou cargas menores que a

célula instalada no mesmo local só que no trecho de PPC de 60mm, tal

não foi observada quando as células estavam instaladas no colchão de

areia;

c. O aumento da espessura das PPCs diminui as pressões transmitidas às

células de carga.

222

15. A análise numérica com o programa FEPAVE2 e os dados de entrada citados no

item 7.3 permitiu que se determinassem as combinações de módulos de

resiliência, das camadas de PPCs, colchão de areia e base cimentada que

levaram a tensões verticais calculadas do trecho experimental próximas as

medidas, para as quatro espessuras de PPCs utilizadas. Os módulos das PPCs do

pavimento intertravado variam amplamente nos seus valores virtuais calculados;

16. As análises computacionais realizadas permitiram boa comparação entre as

tensões calculadas e as medidas nos experimentos ajudando a compreender o

mecanismo de elasticidade apresentado pelas diferentes estruturas

confeccionadas no painel e no trecho experimental. Comprovou-se que a rigidez

da camada de base pode influenciar na rigidez, e conseqüentemente, no valor

absoluto do módulo de resiliência da camada de revestimento de PPCs, o que

deve ser levado em conta no momento de se adotar valores de módulos para esta

camada quando se realizar o dimensionamento de um pavimento intertravado;

17. Verificou-se que os módulos elásticos das camadas de PPCs, diferentemente das

misturas asfálticas, mostram influência da espessura das peças, diminuindo

progressivamente com a diminuição da espessura das peças que compõe o

revestimento;

18. Os testes realizados com as células de carga no painel experimental e no cilindro

de CBR mostraram ser de grande importância para a verificação do

comportamento destes equipamentos a baixas tensões aplicadas e da

repetibilidade das leituras efetuadas;

19. As células de carga utilizadas não obtiveram um bom comportamento quando

instaladas em campo devido à forte oxidação do material e às elevadas cargas

aplicadas ao pavimento do trecho experimental; porém quando utilizadas no

painel experimental, onde não estavam submetidas às variações de umidade e as

tensões eram controladas, estas apresentaram bom comportamento. Isto

demonstra a necessidade da investigação dos materiais componentes dos

instrumentos a serem instalados em pistas experimentais, pois a variações

223

climáticas, principalmente de umidade, e as sobrecargas impostas a estrutura dos

pavimentos pode vir a danificar estes equipamentos;

20. A avaliação da deflectometria com a viga Benkelman nos pavimentos

intertravados oferece dificuldades decorrentes do posicionamento da ponta de

prova e das rodas do caminhão em relação aos blocos. Este assunto requer

atenção.

21. A avaliação da resistência à derrapagem pelo Pêndulo Britânico requer duas

posições do “patim” em relação aos blocos- passando apenas pelo bloco e após

passando entre dois blocos justapostos. Não houve variações nas medidas

realizadas em épocas distintas, com intervalo de um ano entre estas;

22. O ensaio de permeabilidade não mostrou entrada de água nos sub-trechos

estudados. Como explicação, pode-se atribuir à presença de partículas de

cimento nas juntas dos blocos, já que transitaram caminhões com cimento na

entrada da fábrica, durante dois anos,;

23. O trecho experimental de Cantagalo mantém-se nem bom estado; apenas

defeitos localizados são observados, onde foram instalados os equipamentos;

Como sugestões para as pesquisas futuras são apresentadas:

1. Projetar e executar um sistema de carregamento móvel para o painel de

laboratório; usar ar comprimido; roda de movimento vaivém para os mesmos

experimentos;

2. Medir-se a tensão de compressão entre dois blocos justapostos com a utilização

de células de carga de menores dimensões, instaladas entre as peças no momento

da confecção do pavimento;

3. Variar a resistência dos blocos de concreto para os mesmos experimentos

realizados e comparar os valores de transmissão de esforços, para a verificação

da influência da resistência das peças de concreto na transmissão de esforços;

224

4. Analisar a capacidade estrutural de pavimentos intertravados, de diferentes

estruturas, com ensaios deflectométricos, seguindo os procedimentos propostos

na presente pesquisa, utilizando os valores de módulos retroanálisados, do

conjunto colchão de areia/PPCs, para avaliar os métodos de dimensionamento

existentes;

5. Estudar os modelos de durabilidade de areia relatados nesta tese, indicando um a

ser normatizado em nosso país;

6. Estudar a permeabilidade do conjunto PPCs/colchão de areia, com a utilização

de geradores artificiais de chuva e com o permeâmetro, em pavimentos já

construídos, para verificar a influência da espessura das juntas e do material que

compõe o rejunte e o colchão de areia, como também verificar a influência da

idade do pavimento na mesma;

7. Medições de deflexão com FWD e com a viga Benkelman automatizada,

avaliando qual o melhor equipamento a ser utilizado em pavimentos

intertravados para a avaliação estrutural;

8. Utilizar o Simulador de Tráfego Móvel para a verificação da transmissão de

tensões e de deformações, bem como realizar curvas de desempenho para vários

trechos com diferentes estruturas de PPCs.

225

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