Aula 10 - Pavimentos de Concreto - Introdução e PCA-66

8/10/2019 Aula 10 - Pavimentos de Concreto - Introduo e PCA-66

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Terraplanagem e Pavimentao

Prof. MSc. Ruiter da Silva Souza

PAVIMENTOS DE CONCRETO CIMENTO /PAVIMENTOS RGIDOS


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Concreto Simples

Concreto Simples com Barras de Transferncia

Concreto com Armadura Distribuda Descontnua sem Funo Estrutural

Concreto com Armadura Contnua sem Funo Estrutural

Concreto Estruturalmente Armado

Concreto Protendido


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-Portland Cement Association - PCA 1984

-American Association of State Highway and TransportationOfficials

AASHTO 1993 AASHTO (suplemento 1998) AASHTO 2002 (em preparo)

Estudos tericos;

Ensaios de laboratrio;

Pistas experimentais;

Pavimentos em servio.


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-Nos pavimentos de concreto-cimento, a espessura necessria de placa estdiretamente ligada s tenses de trao na flexo produzidas pelas cargassolicitantes e relao entre aquelas e a resistncia do concreto trao na flexo.

-A medida da resistncia trao na flexo do concreto feita pela determinao domdulo de ruptura (MOR) de corpos prismticos.

-Recomenda-se o ensaio dos dois cutelos:

-Uma pea de concreto submetida a ciclos reiterados de carregamento pode vir aromper aps um certo nmero de repeties de cargas, ainda que a tensomxima produzida por estas seja inferior resistncia do material ao esforo.

-Chamando de relao de tenses a razo entre a tenso de trao na flexo

produzida no pavimento pela passagem de uma carga qualquer e a resistnciacaracterstica trao na flexo do concreto, haver um nmero limite de aplicaesda carga considerada, acima do qual o concreto romper por efeito do fenmeno defadiga.

solicitante < admissvel


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-Pesquisas sobre o assunto mostram que:

O nmero admissvel de aplicaes de cargas que produzem relaes de tensesiguais ou inferiores a 0,50 , praticamente, ilimitado.

O concreto tem sua resistncia fadiga aumentada quando ocorrem perodos dedescanso entre as passagens das cargas.

-Pesquisas sobre o assunto mostram que:

O nmero admissvel de aplicaes de cargas que produzem relaes de tensesiguais ou inferiores a 0,50 , praticamente, ilimitado.

O concreto tem sua resistncia fadiga aumentada quando ocorrem perodos de

descanso entre as passagens das cargas.


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-A resistncia caracterstica de projeto a de trao na flexo (fctM,k);

-Geralmente adota-se:

fctM,k = 4,5 MPa

-Concepo de WESTERGAARD:

Teoria do lquido denso

A presso exercida em qualquer ponto da fundao diretamente proporcional deflexo da placa naquele ponto.

Fundao Winkleriana.


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-Concepo de WESTERGAARD:

q = presso transmitida fundao, MPa;

w = deslocamento vertical da rea carregada, m;

k = coeficiente de recalque, MPa/m. provas de carga.

define a capacidade de suporte do subleito.

Para efeito do projeto, relacionamos k com CBR.


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Correlao entre CBR e k Manual de Pavimentos Rgidos, DNIT

ABCP

Subleito Relao k x CBR (camada de espessura semi-infinita)

(


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-Dar suporte uniforme e constante

-Evitar bombeamento

-Controlar as variaes volumtricas do subleito

-Aumentar o suporte da fundao

Adoo de uma sub-base

Aumento do coeficiente de recalque (subleito/sub-base)

Economia na espessura da placa de concreto

Coeficiente de recalque do subleito

Tipo de material

Espessura da sub-base

Coeficiente de recalque dosistema subleito-sub-base


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Concreto Rolado (CR);

Sub-base granular;

Solo-Cimento (SC);

Solo Melhorado com Cimento (SMC);

Concreto asfltico;

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Espessuradas placas de

concreto

CARGA Coeficiente derecalque

Tenso detrao na

flexo

BACOS

Fatores de segurana:

a) auto-estradas, rodovias com mais de duas faixas por pista, ou em qualquerprojeto para trfego ininterrupto ou de grande volume de caminhes pesados:Fsc=1,2;

b) rodovias e vias urbanas, submetidas trafego moderado de caminhes pesados:Fsc=1,1;

c) estradas rurais, ruas residenciais e vias em geral, submetidas a pequeno trfegode caminhes: Fsc=1,0.

Perodo de projeto:

- ABCP recomenda 20 anos no mnimo.


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Projeo do Trfego (mtodo simplificado):

Conhecendo-se:

o volume inicial dirio no 1ano do perodo de projeto (V1); a taxa de crescimento do trfego (t), %; o perodo de projeto (P), anos; a distribuio estatstica dos diversos tipos de veculos solicitantes (Pi), %;

possvel calcular:

o trfego mdio dirio final (Vp):

Projeo do Trfego (mtodo simplificado):

-o trfego mdio durante o perodo de projeto (Vm):

-o nmero total de veculos durante o perodo de projeto (Vt):

-o nmero de solicitaes de eixo, por classe de veculo (N):

-a freqncia das cargas por eixo, por classe de veculo (Nji):


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- Clculo pelo processo do Consumo de Resistncia Fadiga (aplicvelquando se tem disponvel levantamento estatstico completo de trfego, inclusiveas cargas por eixo).

EXEMPLO:

Trata-se de dimensionar um pavimento de concreto destinado a uma rodovia de pistasimples, com 2 faixas de trfego, para um trfego inicial mdio dirio (no 1 ano devida do pavimento), em um sentido (ou seja, na faixa de projeto), igual a 1972veculos comerciais; a taxa aritmtica de crescimento do trfego ser de 5% ao ano,durante o de projeto de 20 anos. A distribuio percentual do trfego comercial, porde est registrada na Tabela 8;as colunas 2 das Tabelas 9, 11 e 12trazem a mesmadistribuio, relacionadas tambm as cargas por eixo de cada categoria de veculo.A regio chuvosa e tem solos de subieito predominante argilosos emoderadamente com ndice de Califrnia caracterstico igual a 6%. H ocorrncia desolo tcnica e economicamente estabiiizao com cimento, alm de e areia dequalidade adequada tanto para a confeco de concreto com para construo desub-base de brita graduada.


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- Soluo:

o Trfego mdio dirio no ano P:

Vp = 1972 x {1 + (20- 1) x 0,05}Vp = 3846 veculos comerciais/dia

Trfego mdio dirio durante o perodo de projeto:

Vm=(1972 + 3846)/2Vm = 2909 veculos comerciais/dia

Nmero total de veculos comerciais no final do perodo de projeto:

V1 = 365 X 20 X 2909V1 = 21.235.700 veculos comerciais

- Soluo:

Frequncia de cargas por eixo, por categoria de veculo nibus (FE = 2):

N0 = 0,267 x 21.235.700 x 2 = 11.339.864 eixos.

Caminhes mdios (FE = 2):

NCM= 0,333 x 21.235.700 x 2 = 14.142.976 eixos.

Caminhes pesados (FE = 2):

NCP= 0,333 x 21.235.700 x 2 = 14.142.976 eixos.

Reboques e semi-reboques (FE = 3):

NR = 0,067x 21.235.700 x 3 = 4.268.376 eixos.


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- Soluo:

As Tabelas 9, 10, 11 e 12 mostram os nmeros completos.

Frequncia total no perodo de projeto, por carga e tipo de eixo solicitante.

A Tabela 13 registra o resumo da freqncia ou nmero previsto de repeties dascargas por eixo.

- Soluo:


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- Soluo:

As opes a analisar sero:

Solo-cimento com 10 cm de espessura;

Brita graduada, com 15 cm de espessura.

Considerando a construo de uma sub-base de solo-cimento com 10 cm deespessura, temos:

CBR = 6% k = 38 MPa/m (tabela);

Valor de coeficiente de recalque no topo da sub-base:

e = 10 cm ksc10 = 98 MPa/m (tabela)

Sub-base com brita graduada:e = 15 cm kb15 = 46 MPa/m (tabela)

- Soluo:

Concreto:

fctM,k = 4,5 MPa

Fator de segurana: Fsc = 1,2 (trfego de caminhes pesados)


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- Soluo:

- Soluo:


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- Soluo:

PROJETO B - Clculo pelo Processo da Carga Mxima(aplicvel quando no sedispe de levantamento estatstico completo de trfego).

O pavimento a dimensionar destina-se ao acesso rodovirio de um plo industrialainda em construo, do qual virtualmente impossvel determinar, no momento, ovolume de trfego a ser gerado. Pesagens de controle de entrada e sada de

caminhes efetuadas nas poucas indstrias j instaladas indicam as cargas mximasanotadas na Tabela 15.

CBR do subleito igual a 10.


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-Soluo:

A inexistncia de dados de trfego isto , distribuio das cargas por eixo e o nmerode solicitaes de cada uma delas impede que se faa o dimensionamento dopavimento pela considerao do somatrio dos consumos individuais de fadiga. ento necessrio que se adote um fator de segurana com relao s tensesproduzidas nas placas de concreto do pavimento, de modo a obter-se uma relaode tenses igual a 0,50 e, com isso, permitir que o nmero de solicitaes dascargas durante o perodo de projeto seja ilimitado, conforme a Tabela 1.

-Soluo:Considerando a construo de uma sub-base de concreto rolado com 10 cm deespessura, temos:

CBR = 10% k = 49 MPa/m (tabela)Valor de coeficiente de recalque no topo da sub-base:

e = 10 cm KCR10 = 144 MPa/m (tabela)

Concreto: fctM,k = 4,5 MPa

Fator de segurana de tenso:

FST = 2, valor no qual a relao de tenses resultar em 0,50 (nmero desolicitaes de carga ilimitado)

fctM,k = 4,5/2 = 2,25

Fator de segurana de carga: Fsc = 1,2 (trfego de caminhes pesados)


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-Soluo:Entrando com esses valores no baco mostrado anteriormente, obtemos o seguintedimensionamento:

Modelos de Comportamento

Fadiga Eroso Escalonamento

- FADIGA:

Repetio de cargas Relao de tenses (S) Nmero limite ou admissvel de repeties de carga


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-Soares, J.B., Notas de Aula da Disciplina Mecnica dos Pavimentos. Pavimentos deConcreto-Cimento. Universidade Federal do Cear, 24 p.

-VICENTINE, D., 2013, Notas de Aula da Disciplina Pavimentao. UniversidadeFederal do Paran.

-GODINHO, D. Curso Bsico de Pavimento de Concreto. ABCP.

-Curso de Tecnologia de Pavimentos de Concreto.ABCP.

-PITTA, Mrcio Rocha. Dimensionamento dos pavimentos rodovirios de concreto.

10.ed. So Paulo, ABCP, 1998. 44p. (ET-14).

-Manual de pavimentao. 3.ed. Rio de Janeiro, 2006. 274p. (IPR. Publ., 719).

-Diretrizes bsicas para elaborao de estudos e projetos rodovirios: instruespara acompanhamento e anlise. - Rio de Janeiro, 2010. 564p. (IPR. Publ. 739).

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