UNIVERSIDADE PRESIDENTE ANTNIO CARLOS - UNIPAC GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

PATRCIA CARVALHO ALVARENGA

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE PAVIMENTOS RGIDOS E SEMIRRGIDOS A SEREM IMPLANTADOS NOS PTIOS DE ARMAZENAMENTO DE MADEIRA DA

CENIBRA

IPATINGA 2014

PATRCIA CARVALHO ALVARENGA

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE PAVIMENTOS RGIDOS E SEMIRRGIDOS A SEREM IMPLANTADOS NOS PTIOS DE ARMAZENAMENTO DE MADEIRA DA

CENIBRA

Monografia apresentada disciplina de TCC II do curso de Engenharia Civil da Faculdade Presidente Antnio Carlos - UNIPAC como requisito parcial para concluso do curso.

Orientador: Professor Marcelo de Lima Beloni

IPATINGA 2014

Resumo

Este trabalho objetiva apresentar um estudo comparativo entre um pavimento rgido estruturalmente armado e um semirrgido para os ptios de armazenamento de madeira da empresa CENIBRA, localizada no municpio de Belo Oriente, MG. Foram dimensionados ambos os pavimentos. Para tal, fez-se necessrio um levantamento bibliogrfico abrangendo conceitos do dimensionamento e os fatores considerados nos clculos. Por um levantamento de campo realizado a partir de informaes da empresa, foram relacionados os dados necessrios e foram determinadas as solicitaes as quais o pavimento estar submetido.

Palavras-chave: Pavimento. Ptios de madeira. Dimensionamento.

Abstract

This work aims at presenting a comparative study between a rigid, structurally reinforced pavement, and another one, of the semi-rigid type, for the wood storage yards at CENIBRA pulp mill located in Belo Oriente, MG, Brazil. Both pavements were structurally dimensioned. For that purpose, conducting a literature review was necessary, covering concepts on dimensioning and the factors considered in calculations. By means of a field survey carried out with basis on corporate records, the necessary data were obtained, and the stresses to which the pavement will be submitted were determined.

Keywords: Pavement. Woodyards. Structural dimensioning.

Lista de ilustraes

Figura 1: Tipos de eixos de veculos de carga brasileiros ........................................................ 22 Figura 2: Fatores de equivalncia de operao ......................................................................... 25 Figura 3: Posio do carregamento em relao borda ........................................................... 27 Figura 4: Campo de tenses em pavimento rgido ................................................................... 27 Figura 5: Perfil de um pavimento de concreto estruturalmente armado .................................. 28 Figura 6: Principais modelos de resposta do solo .................................................................... 30 Figura 7: Correo do coeficiente de recalque inicial, em funo da perda de suporte ........... 33 Figura 8: Ensaio dois cutelos para determinao da resistncia trao na flexo de corpos de prova prismticos ...................................................................................................................... 34

Figura 9: Campo de tenses em pavimento flexvel................................................................. 41 Figura 10: Diversos tipos de pavimentos semirrgidos ............................................................ 42 Figura 11: Seo transversal tpica, pavimento flexvel ........................................................... 43 Figura 12: Simbologia utilizada no dimensionemanto ............................................................. 48 Figura 13: baco de dimensionamento de pavimentos flexveis utilizado no mtodo do DNER .................................................................................................................................................. 49 Figura 14: Distncia entre eixos ............................................................................................... 57 Figura 15: Camadas do pavimento semirrgido ........................................................................ 59 Figura 16: Distncia entre as rodas no semi-eixo ..................................................................... 61 Figura 17: Camadas do pavimento rgido................................................................................. 64 Figura 18: Detalhamento das armaes .................................................................................... 64

Lista de tabelas

Tabela 1: Clculo do fator de carga .......................................................................................... 25 Tabela 2: Fatores de equivalncia de carga da AASHTO ........................................................ 26 Tabela 3: Perda de suporte (PS) da sub-base ............................................................................ 33 Tabela 4: Dimetro das barras de transferncia........................................................................ 38 Tabela 5: Granulometria para base granular............................................................................. 48 Tabela 6: Coeficientes de equivalncia estrutural .................................................................... 50 Tabela 7: Espessura mnima de revestimento........................................................................... 50 Tabela 8: Resumo dos Ensaios Geotcnicos dos Solos do Subleito (Sondagens a Trado) ...... 55 Tabela 9: Resumo dos Ensaios Geotcnicos do agregado siderrgico para camada de reforo .................................................................................................................................................. 56 Tabela 10: Coeficiente de atrito placa/sub-base ....................................................................... 60

Lista de abreviaturas e siglas

AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials ABNT - Associao Brasileira de Normas tcnicas ANAPRE - Associao Nacional de Pisos e Revestimento de Alto Desempenho BGTC - Brita Graduada Tratada com Cimento CAA Classe de Agressividade Ambiental CAP - Cimento Asfltico de Petrleo CBR - California Bearing Ratio CBUQ - Concreto Betuminoso Usinado a Quente CENIBRA - Celulose Nipo-brasileira S.A. COPAM - Conselho Estadual de Polcia Ambiental DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT - Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes EAP - Emulses Asflticas

ESRD - Eixo Simples de Rodas Duplas ESRS - Eixo Simples de Rodas Simples ETD - Eixo Tandem Duplo ETT - Eixo Tandem Triplo IG - ndice de Grupo ISC - ndice de Suporte Califrnia LL - Limite de Liquidez LP - Limite de Plasticidade NBR - Norma Brasileira

PBT - Peso Bruto Total

PBTC - Peso Bruto Total Combinado PS - Perda de Suporte SC - Solo Cimento SMC - Solo Melhorado com Cimento SPT - Standard Penetration Test UNIPAC - Universidade Presidente Antnio Carlos VMD - Volume Mdio Dirio

Lista de smbolos

b = largura considerada, geralmente 100 cm B = espessura da base d = a espessura da placa de concreto menos o cobrimento E = mdulo de elasticidade do concreto f = coeficiente de atrito adimensional, entre a placa e a sub-base FC = fator de carga FCj = fator de equivalncia das operaes FE = fator de eixos FR = fator climtico regional

FV = fator de veculo da frota h = espessura da placa de concreto Hm = espessura total do pavimento sobre o subleito hn = espessura do reforo do subleito Hn = espessura sobre o reforo do subleito h20 = espessura da sub-base H20 = espessura sobre sub-base k = coeficiente de recalque KB = coeficiente de equivalncia estrutural da base kr = coeficiente de recalque da fundao corrigido KR = coeficiente de equivalncia estrutural do revestimento KREF = coeficiente de equivalncia estrutural do reforo do subleito KS = coeficiente de equivalncia estrutural da sub-base k3 = coeficiente admensional l = raio de rigidez relativo da placa L = comprimento da placa Mb = momento na borda livre da placa MjL = momento na junta longitudinal MjT = momento na junta transversal Mk = momento atuante na placa

n = nmero total de eixos da amostragem N = nmero de operaes do eixo padro de 8,2 tf N = nmero de blocos determinado pela carta de influncia

P = perodo de projeto em anos Pj = percentual relativo a cada conjunto de eixo pn = porcentagem de veculos de n eixos PR = carga atuante em um pneu, em newton (N), isto , a carga total do eixo divida pelo nmero de rodas deste eixo p2 = porcentagem de veculos de 2 eixos p3 = porcentagem de veculos de 3 eixos q = presso transmitida fundao, MPa q = presso de enchimento dos pneus R = espessura do revestimento VMDa = volume mdio dirio de trfego durante a vida de projeto Vt = volume total de trfego para o veculo de amostragem w = deslocamento vertical da rea carregada, m = eficincia da junta em % = coeficiente de Poisson do concreto, que geralmente de 0,15

Sumrio

1 Introduo .................................................................................................................. 17

2 Objetivos ..................................................................................................................... 19 2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................... 19 2.2 Objetivos Especficos ................................................................................................. 19 3 Reviso Bibliogrfica ................................................................................................. 21 3.1 Caractersticas do trfego ......................................................................................... 21 3.1.1 Volume de trfego ...................................................................................................... 21 3.1.2 Composio do trfego .............................................................................................. 21 3.1.3 Aspectos considerados no dimensionamento de pavimentos flexveis .................. 22 3.1.3.1 Fator de veculo (Fv) ................................................................................................. 23 3.1.3.2 Fator de eixos (FE) ..................................................................................................... 23 3.1.3.3 Fator de carga (FC) .................................................................................................... 24 3.1.3.4 Fator de equivalncia de carga (FEC) ..................................................................... 26 3.1.4 Aspectos considerados no dimensionamento de pavimentos rgidos .................... 26 3.2 Pavimentos rgidos ..................................................................................................... 27 3.2.1 Pavimento estruturalmente armado ........................................................................ 28 3.2.2 Caractersticas do terreno de fundao ................................................................... 29 3.2.2.1 Modelos de comportamento do solo ......................................................................... 29 3.2.2.2 Coeficiente de Recalque (k) ...................................................................................... 30 3.2.2.3 CBR (California Bearing Ratio) ................................................................................ 30 3.2.2.4 SPT (Standard Penetration Test) ............................................................................... 31 3.2.3 Sub-base ...................................................................................................................... 31 3.2.4 Concreto para pisos ................................................................................................... 33 3.2.4.1 Resistncia trao na flexo ................................................................................... 34 4.2.4.2 Resistncia fadiga ................................................................................................... 34 4.2.4.3 Resistncia ao desgaste (abraso) ............................................................................. 35 3.2.5 Carregamentos ........................................................................................................... 35 3.2.5.1 Aes diretas .............................................................................................................. 35 3.2.5.2 Aes Indiretas ........................................................................................................... 35 3.2.6 Juntas e dispositivos de transferncia de carga ...................................................... 36 3.2.7 Dimensionamento dos pavimentos estruturalmente armados............................... 38 3.3 Pavimentos flexveis e semirrgidos ......................................................................... 41

3.3.1 Pavimento flexvel ..................................................................................................... 41 3.3.2 Pavimento semirrgido .............................................................................................. 41 3.3.3 Estrutura do pavimento............................................................................................ 42 3.3.4 Bases e sub-bases flexveis e rgidas......................................................................... 44 3.3.5 Revestimento betuminoso ......................................................................................... 45 3.3.5.1 Tratamento superficial por penetrao .................................................................. 45 3.3.5.2 Revestimento por mistura ........................................................................................ 45 3.3.6 Materiais utilizados nas camadas ............................................................................ 46 3.3.7 Dimensionamento ...................................................................................................... 48 3.3.7.1 Espessura total do pavimento .................................................................................. 49 3.3.7.2 Tipo e espessura da camada de revestimento ......................................................... 50 3.3.7.3 Espessura das demais camadas ................................................................................ 51 4 Metodologia ............................................................................................................... 53 5 Desenvolvimento........................................................................................................ 55 5.1 Parmetros bsicos do projeto ................................................................................. 55 5.1.1 Ensaios Geotcnicos do Subleito .............................................................................. 55 5.1.2 Ensaios Geotcnicos do Agregado Siderrgico ...................................................... 56 5.1.3 Parmetros relativos ao trfego ............................................................................... 56 6 Consideraes finais .................................................................................................. 65 Referncias bibliogrficas ........................................................................................ 67 Anexo A ...................................................................................................................... 71

Anexo B ...................................................................................................................... 73

Anexo C ...................................................................................................................... 75 Anexo D ...................................................................................................................... 77

Anexo E ...................................................................................................................... 79 Anexo F ...................................................................................................................... 81

Apndice A ................................................................................................................. 83

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1 Introduo

Seno (1997) define pavimento como uma estrutura que deve resistir e distribuir os esforos gerados pelo trfego, garantir conforto e segurana aos usurios e aumentar a vida til da superfcie de rolamento na qual ele foi empregado.

Segundo o Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes - DNIT (2006b) os pavimentos so desenvolvidos para terem um ciclo de vida, dentro do qual, ocorre sua deteriorao. Esse decrscimo da condio de serventia do pavimento ocorre em maior ou menor proporo em funo da qualidade dos materiais utilizados, das cargas s quais ele est submetido e das condies do ambiente que ele est inserido (RUFINO, 1997).

No caso dos pisos industriais que tm um papel fundamental no processo produtivo, os pavimentos devem apresentar um desempenho impecvel quanto resistncia e planicidade, e devem exigir o mnimo possvel de manuteno (RODRIGUES, 2007).

Devido ao abrasiva do trfego de mquinas nos ptios armazenamento de madeira da CENIBRA, os pavimentos destes locais sofrem rpida deteriorao. Esta situao reduz significativamente a produtividade dos equipamentos e tambm gera passivo ambiental, visto que a probabilidade de vazamento de leos lubrificantes e hidrulicos aumenta, contrariando a Deliberao Normativa do Conselho Estadual da Polcia Ambiental (COPAM) n 116 de 27/06/2008.

Em funo disso, os pavimentos rgidos so os mais indicados para estas situaes, pois apresentam grande durabilidade, principalmente os pisos estruturalmente armados que apresentam elevada resistncia quando submetidos a grandes carregamentos que so recorrentes em pisos industriais (RODRIGUES et al, 2006 e OLIVEIRA, 2000). Outro tipo de pavimento que pose ser considerado para o local o semirrgido, pois, segundo Balbo (1993) apresenta comportamento diferenciado e superior ao pavimento flexvel e custo inferior ao rgido. O presente trabalho visa dimensionar ambas as solues de forma a produzir estruturas que apresentem um comportamento adequado e previsvel quando solicitadas pelo trfego, durante o perodo de projeto.

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2 Objetivos

2.1 Objetivo Geral

Dimensionar um pavimento rgido e um semirrgido para as condies existentes nos ptios de armazenamento de madeira da empresa Celulose Nipo-Brasileira S.A. - CENIBRA, localizada no municpio de Belo Oriente, MG.

2.2 Objetivos Especficos

Entender as metodologias de dimensionamento existentes e utilizar as que mais se aplicam situao;

Considerar as caractersticas do solo local;

Considerar as cargas oriundas do trfego de equipamentos;

Especificar os materiais que devem ser utilizados em cada camada;

Especificar as espessuras das camadas do pavimento.

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3 Reviso Bibliogrfica

3.1 Caractersticas do trfego

O trfego o principal carregamento a ser considerado em todo mtodo de dimensionamento, seja emprico ou mecanstico, seja de pavimentos de concreto-cimento ou pavimentos asflticos (SOARES; MOTTA, 2001). Pois se procura produzir estruturas que apresentem um comportamento adequado e previsvel quando solicitadas pelo trfego durante o perodo de projeto (FONTENELE, 2011).

3.1.1 Volume de trfego

O volume de trfego definido como o nmero de veculos que passam por uma seo de uma via, ou de uma determinada faixa, durante uma unidade de tempo" (DNIT, 2006b). "E para sua determinao importante conhecer a composio do trfego, a proporo de cada tipo de veculo na corrente de trfego (FONTENELE, 2011).

mdia dos volumes de veculos que circulam durante 24 horas em um trecho de via dada a designao de Volume Mdio Dirio (VMD). Ele computado para um perodo de tempo representativo, o qual, salvo indicao em contrrio, de um ano (DNIT, 2006b). A melhor maneira de quantificar os volumes dos veculos atravs de contagens de campo (contagens classificatrias e volumtricas) (FONTENELE, 2011).

Os modelos de trfego utilizam tambm previses de situaes futura, estimando-se com base em dados histricos a taxa de crescimento anual no trfego (DNIT, 2006b).

3.1.2 Composio do trfego

A corrente trfego pode ser formada por veculos de diferentes configuraes e magnitude de cargas. Conhecer a composio do trfego essencial, pois, cada veculo exerce efeitos diferentes no pavimento (FONTENELE, 2011; DNIT, 2006b).

A solicitao que um dado veculo ir impor a um pavimento no depende apenas do seu peso total, mas tambm do nmero, do arranjo e do espaamento de suas rodas que faz variar a distribuio do peso atravs das mesmas. Sendo assim, duas unidades veiculares com o mesmo peso total, podem diferir substancialmente quanto mxima carga aplicada por roda (MOURA, 1999). Se o veculo apresentar um peso elevado no significa que ele ser danoso

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ao pavimento, desde que a carga total esteja distribuda adequadamente entre os eixos do veculo (FONTENELE, 2011).

Segundo o Departamento Nacional de Estradas e Rodagem - DNER (1996) o Peso Bruto Total (PBT) de um veculo considerado aquele proveniente da somatria da tara e da carga deste, j o Peso Bruto Total Combinado (PBTC) aquele resultante da soma dos pesos brutos das unidades que compem o veculo. Seus valores mximos legais so estabelecidos pelo Regulamento do Cdigo Nacional de Trnsito.

Os eixos dos veculos podem ser de dois tipos: o isolado, chamado de eixo simples; e os em conjunto, denominados de eixos em tandem. Tais eixos podem ser dotados de apenas uma roda na extremidade (roda simples) ou duas rodas (rodas duplas) (FONTENELE, 2011). Os tipos de eixos so apresentados na FIG. 1.

Figura 1: Tipos de eixos de veculos de carga brasileiros

Fonte: DNIT (2007)

3.1.3 Aspectos considerados no dimensionamento de pavimentos flexveis

Para se dimensionar um pavimento flexvel, seja qual for o mtodo adotado, deve-se considerar algum parmetro relativo ao trfego. O mais comumente usado o chamado nmero N, definido como um nmero equivalente de repeties de carga de um eixo padro tipo Eixo Simples de Rodas Duplas (ESRD) com carga nominal de 18.000 lb (8,2 tf). Segundo Neto, 2004, o clculo do nmero N feito empregando-se a seguinte equao:

N = 365 P VMDa FV FR

(1)

23

onde: N = nmero de operaes do eixo padro de 8,2 tf; P = perodo de projeto em anos; VMDa = volume mdio dirio de trfego durante a vida de projeto; FV = fator de veculo da frota; FR = fator climtico regional (Adota-se FR = 1,0) O Fator Climtico Regional (FR) no est sendo mais considerado no

dimensionamento. Pois ao se adotar o California Bearing Ratio (CBR) embebido por quadro dias j est sedo considerada a pior situao que pode ocorrer (MOTTA, 1991).

No lugar do FV pode ser utilizado tambm o Fator de Equivalncia de Cargas (FEC) quando o estudo feito da solicitao de apenas um veculo.

3.1.3.1 Fator de veculo (Fv)

O fator de veculos (FV) um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos que operam, d, diretamente, o nmero de eixos equivalentes ao eixo padro (DNIT, 2006b). Para sua determinao faz-se necessria a transformao de todas as cargas dos diferentes tipos de veculos em cargas que sejam equivalentes, em poder destrutivo, carga do eixo padro (FRANCO, 2007). Segundo Franco, 2007, "o mtodo do DNER, expressa o fator de veculos em funo de dois fatores, o fator de eixos e o fator de carga, conforme a expresso":

FV = FE FC

onde: FE = fator de eixos; FC = fator de carga.

3.1.3.2 Fator de eixos (FE)

O fator de eixos, isto um nmero que, multiplicado pelo nmero de veculos, d o nmero de eixos correspondentes (DNIT, 2006a). Pode ser obtido, segundo DNIT (2006a), pela equao:

VtnFE =

(2)

(3)

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onde: n = nmero total de eixos da amostragem; Vt = volume total de trfego para o veculo de amostragem. Segundo Seno, 2007, o nmero total de eixos (n) pode ser obtido utilizando a seguinte equao:

n = (p2/100) 2 + (p3/100) 3 + ... + (pn/100) n onde: p2 = porcentagem de veculos de 2 eixos; p3 = porcentagem de veculos de 3 eixos; pn = porcentagem de veculos de n eixos.

3.1.3.3 Fator de carga (FC)

O fator de carga um nmero que, multiplicado pelo nmero de eixos que operam, d o nmero de eixos equivalentes ao eixo padro (DNIT, 2006b). Para a determinao da equivalncia entre diferentes eixos simples e tandem, tomando como referncia o eixo simples com peso total de 18.000 libras e equipado com rodas duplas deve ser utilizado o fator de equivalncia das operaes (FECj) obtido a partir das curvas do U. S. Corps of Engineers (FIG. 2) (SENO, 2007).

(4)

25

Figura 2: Fatores de equivalncia de operao

Fonte: DNIT (2006a) Segundo Soares e Motta, 2001 o DNER recomenda o uso da TAB. 1 para a

determinao do FC. Tabela 1: Clculo do fator de carga

Eixo simples (tf) Frequncia na amostra

Porcentagem (Pj)

FECj Equivalncia das operaes (Pj FECj)

t1 n1 Pj1 FC1 Pj1 FEC1 t2 n2 Pj2 FC2 Pj2 FEC2 .... ... ... ...

Eixos Tandem (tf)

t1 n1 Pj1 FC1 Pj1 FEC1 t2 n2 Pj2 FC2 Pj2 FEC2 ... ... ...

100 FC Fonte: DNER (1996)

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O DNER, 1996 apresenta ainda a seguinte expresso para a determinao do fator de carga:

100FCjPj

FC

=

onde: Pj = percentual relativo a cada conjunto de eixo; FCj = fator de equivalncia das operaes.

3.1.3.4 Fator de equivalncia de carga (FEC)

O FEC trata da correspondncia entre um nico conjunto de eixo (simples, duplo ou triplo) e o eixo padro simples de roda dupla (SOARES; MOTTA, 2001). Substitui o Fator de Veculos (FV) no clculo do nmero N.

Os fatores de equivalncia de carga so calculados a partir do peso bruto total sobre o eixo e as expresses para so apresentadas na TAB. 2.

Tabela 2: Fatores de equivalncia de carga da AASHTO

Tipos de eixo Equaes (P em tf) Simples de rodagem simples FEC = (P / 7,77)4,32 Simples de rodagem dupla FEC = (P / 8,17)4,32

Tandem duplo (rodagem dupla) FEC = (P / 15,08)4,14 Tandem triplo (rodagem dupla) FEC = (P / 22,95)4,22

Fonte: DNIT (2006b)

3.1.4 Aspectos considerados no dimensionamento de pavimentos rgidos

Segundo Rodrigues (2006), o dimensionamento de pavimentos rgidos requer o conhecimento dos seguintes parmetros referentes ao trfego:

Frequncia das cargas;

Tipo de rodagem, simples ou dupla;

Distncia entre rodas;

Carga no eixo mais carregado;

Tipo de roda e presso de contato. Deve-se conhecer tambm as posies relativas dos carregamentos dentro de uma

placa de concreto isolada, os momentos gerados por elas podem variar significativamente. Considerando-se os carregamentos mostrados na FIG. 3, quanto mais prximo o veculo

(5)

27

estiver da borda livre, maior ser a tenso gerada por ele. Para efeitos comparativos, pode-se dizer que se o momento gerado pela carga na posio 1 for igual a 1,0, essa mesma carga produzir na posio 2 um momento igual a 0,7 e na posio 3, um momento igual a 1,4 (RODRIGUES; GASPARETTO, 1999).

Figura 3: Posio do carregamento em relao borda

Fonte: DNIT (2005) Segundo Rodrigues e Cassaro (1998), de posse dos parmetros supracitados e de

outros parmetros, como o coeficiente de recalque (k) e da resistncia caracterstica do concreto compresso (Fck) podemos determinar o momento que solicita a placa e assim a obteno da armadura (As) imediata.

3.2 Pavimentos rgidos

"Pavimentos rgidos so aqueles pouco deformveis, constitudos principalmente de concreto de cimento Portland" (SENO, 2007). A camada de revestimento apresenta uma rigidez muito elevada em relao a de suporte e funciona tambm redistribuindo os esforos e diminuindo as tenses impostas s demais camadas (FIG. 4). Assim, a maior parte da capacidade estrutural dada pela prpria placa (OLIVEIRA, 2000; BITTENCOURT, 2010; RUFINO, 1997).

Figura 4: Campo de tenses em pavimento rgido

Fonte: BALBO (2007)

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Nos ltimos anos foram desenvolvidos e melhorados os procedimentos relativos execuo dos pavimentos rgidos (ASSOCIAO NACIONAL DE PISOS E REVESTIMENTOS DE ALTO DESEMPENHO - ANAPRE, 2012). "as obras passaram a exigir a execuo de pisos com maior resistncia, durabilidade, baixa manuteno, fcil limpeza, aspecto esttico agradvel, alm de bons ndices de planicidade e nivelamento" (S et al, 2009).

Uma das principais vantagens do pavimento de concreto de cimento Portland a durabilidade. Desta forma, o pavimento rgido pode funcionar mais de 20 anos sem sofrer intervenes para reparos ou manuteno (OLIVEIRA, 2000).

Se tratando de pavimentos rgidos, existem duas escolas predominantes, a europeia e a norte-americana. A principal diferena entre elas reside no fato de que a primeira prioriza pavimentos reforados o que gera pisos esbeltos, com placas de grandes dimenses e consequentemente com menor nmero de juntas. Enquanto que a segunda trabalha com pisos de concreto simples, produzindo placas de grande rigidez e pequenas dimenses (RODRIGUES, 2006).

3.2.1 Pavimento estruturalmente armado

um pavimento de concreto armado, com armadura para suportar as tenses oriundas do trfego, geralmente disposta na parte inferior da placa e uma armadura para combater os esforos de retrao e empenamento, disposta na parte superior da placa (FIG. 5) (DNIT, 2005).

Figura 5: Perfil de um pavimento de concreto estruturalmente armado

Fonte: Adaptado de OLIVEIRA (2000)

Apresentando vantagens como placas menos espessas, elevada resistncia e durabilidade e juntas mais espaadas, o que reduz os gastos com manuteno e lhes garante

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elevada competitividade quando comparados a outros tipos de pavimentos tanto rgidos como flexveis. (RODRIGUES; PITTA, 1998 e DNIT, 2005)

3.2.2 Caractersticas do terreno de fundao

O subleito do terreno a fundao do pavimento. Apenas a camada prxima da superfcie considerada subleito, pois, medida que se aprofunda no macio, as presses exercidas so reduzidas a ponto de serem consideradas desprezveis (SENO, 2007).

Apesar de no exigir solo de grande resistncia mecnica, os pavimentos rgidos podem apresentar problemas quando construdos sobre solos expansivos, sobre camadas espessas de argila mole ou solos com variaes bruscas na capacidade de suporte (OLIVEIRA, 2000).

Por isso, necessitamos ter o conhecimento da camada superficial do solo, obtido atravs de seus ndices fsicos (CBR) e do coeficiente de recalque (k), bem como do conhecimento das camadas mais profundas, obtidas na sua forma mais elementar pelas sondagens (SPT). (RODRIGUES, 2006)

3.2.2.1 Modelos de comportamento do solo

Como afirmam Rufino (1997) e Oliveira (2000) existem diversas maneiras de analisar o comportamento do solo quando este serve de camada de suporte para estruturas planas, as mais comumente citadas na literatura so:

Modelo do lquido denso: o solo tratado como um conjunto de molas, de constante k conhecida como Coeficiente de Recalque ou Mdulo de Reao da fundao. Segundo este modelo a deflexo do terreno em um ponto proporcional apenas tenso aplicada naquele ponto, no sendo influenciada pela tenso em qualquer outro ponto da fundao (RUFINO, 1997; OLIVEIRA, 2000);

Modelo do slido elstico: considera o deslocamento em um ponto da fundao, produto no apenas da tenso sobre aquele ponto, mas tambm da tenso nos pontos vizinhos, sendo essa influencia inversamente proporcional distncia entre os pontos (RUFINO, 1997; OLIVEIRA, 2000).

Essas duas idealizaes de suporte constituem casos extremos, sendo o comportamento do solo real algo entre essas duas modelagens (RUFINO, 1997). Como podemos observar na FIG. 6.

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Figura 6: Principais modelos de resposta do solo

Fonte: Adaptado de RUFINO (1997)

3.2.2.2 Coeficiente de Recalque (k)

Oliveira (2000) afirma que a maioria dos mtodos de dimensionamento de pavimentos de concreto utilizam a modelagem da fundao como lquido denso. Portanto, o parmetro mais utilizado para representao da resposta estrutural do solo ou do conjunto subleito/sub-base, o Coeficiente de Recalque.

O coeficiente de recalque pode ser definido pela a presso que provoca o recalque unitrio no solo (SENEFONTE, 2007). Sendo hipoteticamente constante em cada ponto e o mesmo em toda a rea considerada (RUFINO, 1997). Segundo Pitta (1998) o Coeficiente de Recalque determinado pela relao:

w

qk =

onde: k = coeficiente de recalque em MPa/m; q = presso transmitida fundao em MPa; w = deslocamento vertical da rea carregada em m. A determinao do coeficiente de recalque feita por meio de uma prova de carga

esttica, na qual possvel correlacionar as presses transmitidas atravs de uma placa rgida e os deslocamentos correspondentes (PITTA, 1998).

3.2.2.3 CBR (California Bearing Ratio)

Pequenas variaes de k trazem consequncias insignificantes ao dimensionamento, sendo assim, podemos utilizar um valor aproximado do parmetro k, que pode ser determinado indiretamente, por meio de ensaios mais simples, como o California Bearing Ratio, o CBR (RODRIGUES; PITTA, 1998).

(6)

31

O CBR, por traduo ndice Suporte Califrnia (ISC) ", sem dvida, umas das caractersticas mais aceitas para avaliar o comportamento de um solo, quer como fundao de pavimento, quer como componente das camadas desse pavimento" (SENO, 2007).

Esse ensaio mede a resistncia do solo ao cisalhamento por meio da penetrao um pisto numa amostra convenientemente preparada e compara essa resistncia resistncia de uma amostra padro de pedra britada ou material equivalente, por exemplo, um solo com CBR de 10% apresenta dez vezes menos resistncia que a brita graduada (RODRIGUES et al, 2006). O CBR pode ser associado ao coeficiente de recalque k por meio da correlao apresentada no grfico contido no Anexo A (SENO, 2007 e RODRIGUES et al, 2006).

3.2.2.4 SPT (Standard Penetration Test)

O SPT possibilita um reconhecimento inicial do subsolo onde o pavimento ser executado. Com ele possvel conhecer a geomorfologia do solo alm de medir sua resistncia. Outro dado fundamental que o SPT nos apresenta a profundidade do lenol fretico (RODRIGUES; CASSARO, 1998 e CRISTELLI, 2010).

Geralmente as sondagens para amostragem de materiais destinados ao subleito de um pavimento so aprofundadas at trs metros abaixo da superfcie, considerando-se como fundao efetiva a camada com um a um e meio metros, aproximadamente (SENO, 2007).

3.2.3 Sub-base

As sub-bases so estruturas localizadas entre as placas de concreto e o subleito. Para entender sua importncia, devemos imaginar uma placa de concreto de mdulo de elasticidade EC=26000 MPa apoiada sobre um solo de boa qualidade (ES=60 MPa), ou seja, o mdulo de elasticidade da placa 430 vezes mais alto que o do solo. Quando acrescentada entre elas uma sub-base, de mdulo de elasticidade de E=200 MPa a relao entre os mdulos de elasticidade cai significativamente, passando assim a existir um sistema mais harmnico (RODRIGUES et al, 2006).

Segundo o DNIT, 2005 a sub-base apresenta as seguintes funes: a) Uniformizar e aumentar o suporte e da fundao; b) Reduzir os efeitos prejudiciais de solo expansivos estrutura do pavimento; c) Impedir a ocorrncia do bombeamento de finos.

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As sub-bases podem ser de diversos tipos, mas em nosso pas basicamente podem ser divididas em dois grandes grupos: as granulares e as tratadas com cimento (RODRIGUES, 2007). O aumento da capacidade de suporte proporcionado por cada sub-base pode ser vista no Anexo B.

Granulares: "So constitudas por rochas britadas e que atendam a uma determinada faixa granulomtrica, devendo apresentar CBR mnimo de 60%" (RODRIGUES, 2007). de extrema importncia que este tipo de base seja adequadamente compactada, sendo empregados valores prximos a 100% do Proctor Modificado (PM). Deve-se evitar materiais com faixa granulomtrica estreita e materiais que possam ser expansivos (CRISTELLI, 2010; RODRIGUES, 2007).

Concreto compactado com rolo (CCR): Este tipo de sub-base consiste em um concreto de consistncia seca que apresenta trabalhabilidade suficiente para ser transportado, lanado e adensado por rolos compactadores. Permite um elevado aumento do coeficiente de recalque sendo seu desempenho diretamente proporcional ao consumo de aglomerante (RODRIGUES, 2007; CRISTELLI, 2010).

Solo melhorado com cimento (SMC) e solo-cimento (SC): Segundo o DNIT (2006a), a principal diferena entre o Solo melhorado com cimento e o Solo-cimento que o primeiro recebe adio de pequenos teores de cimento (2% a 4%) visando apenas melhorias referentes sua plasticidade e sensibilidade gua. Enquanto o segundo recebe teores de 6% a 10% de cimento. A dosagem visa tambm aumentar seu suporte de carga, resultando em um material duro com elevada rigidez flexo.

Brita graduada tratada com cimento (BGTC): So materiais cujo desempenho mais dependente da granulometria, que bem prxima da brita gradua simples. O teor de cimento parte de 3% variando at cerca de 6% (RODRIGUES, 2007).

Pode ocorrer uma perda de material no topo da sub-base por eroso devido a cargas pesadas, gua e movimentaes verticais do solo, o que pode acarretar uma perda de suporte do sistema, ou seja, o coeficiente de recalque k pode ser reduzido, em funo do tipo de sub-base empregada (DNIT, 2005).

Os valores desta perda de suporte (PS), podem ser vistos na TAB. 3.

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Tabela 3: Perda de suporte (PS) da sub-base Tipo de material Perda de Suporte (PS)

Concreto compactado com rolo E = 7.000 MPa a 14.000MPa 0 a 1 Brita graduada tratada com cimento E = 3.500 MPa a 7.000MPa

0 a 1

Bases tratadas com asfalto E = 2.500 MPa a 2.100 MPa 0 a 1 Misturas estabilizadas com asfalto E = 280 MPa a 2.100 MPa 1 a 3 Bases granulares E = 100 MPa a 300 MPa 1 a 3 Material fino ou subleito E = 20MPa a 280 MPa 2 a 3

Fonte: DNIT (2005) O coeficiente de recalque (k) dever ser corrigido para menos, conforme a PS da sub-

base, determinando um novo coeficiente de recalque (kr), por meio do baco da FIG. 7 Figura 7: Correo do coeficiente de recalque inicial, em funo da perda de suporte

Fonte: DNIT (2005)

3.2.4 Concreto para pisos

A maior parte das patologias que os pavimentos rgidos apresentam, esto relacionadas escolha inadequada do concreto e m execuo. O que nos leva a entender a importncia de escolher um tipo de concreto que apresente alguns parmetros principais, como: resistncia

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trao na flexo, resistncia abraso e resistncia fadiga (RODRIGUES; CASSARO, 1998, PITTA, 1998, RODRIGUES et al, 2006, MOURA, 1999).

3.2.4.1 Resistncia trao na flexo

Existe, entre os usurios de concreto de cimento Portland, o conceito de que este material no apto a resistir a esforos de trao. Em pavimentao, porm, esta propriedade deve ser considerada, j que ao ocorrer retrao por secagem ou manifestaes de fadiga sero impostas ao material tenses de trao (BALBO, 2003).

A medida da resistncia a trao na flexo do concreto feita pela determinao do modulo de ruptura de corpos de prova prismticos. Recomenda-se o ensaio de dois cutelos (FIG. 8) que conduz a valores de resistncia mais representativos e a favor da segurana, o processo dos dois cutelos determina a resistncia mnima provvel da tera parte central do corpo-de-prova (PITTA, 1998; MOURA, 1999). Figura 8: Ensaio dois cutelos para determinao da resistncia trao na flexo de corpos de prova prismticos

Fonte: Adapatado de MOURA (1999)

A resistncia caracterstica trao na flexo (FctM,k) a ser empregada no dimensionamento de pavimentos rodovirios deve ser avaliada na idade de 28 dias, no mnimo, ou de 90 dias, no mximo (PITTA, 1998).

4.2.4.2 Resistncia fadiga

Estruturas que so submetidas a tenses repetidas apresentam modificaes progressivas e permanentes como maior grau de fissurao e maiores deformaes se comparado a outras estruturas submetidas a carregamento esttico de mesma intensidade, este fenmeno conhecido como fadiga. O pavimento pode vir a romper sem que as tenses ultrapassem sua resistncia (OLIVEIRA, 2000).

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Conceitua-se resistncia fadiga como a relao porcentual entre o nmero previsto de repeties de urna dada carga e o nmero admissvel de repeties da mesma carga (PITTA, 1998).

4.2.4.3 Resistncia ao desgaste (abraso)

Podemos definir como resistncia ao desgaste ou abraso a capacidade de o concreto resistir a esforos abrasivos, de carter superficial, a que ele estar submetido ao longo de sua vida til (RODRIGUES et al, 2006).

A resistncia abraso do concreto "depende basicamente da sua relao gua/cimento e caractersticas e distribuio granulomtrica dos agregados" (RODRIGUES, 2007). Melhoria na resistncia abraso pode tambm ser obtida na fase executiva, empregando-se, por exemplo, asperses de misturas secas de cimento e agregados de alta resistncia (RODRIGUES, 2007).

3.2.5 Carregamentos

Os pavimentos de concreto so submetidos a aes diretas e indiretas. As aes diretas constituem-se de foras ou presses aplicadas estrutura. As aes indiretas so causadas por deformaes impostas s placas (OLIVEIRA, 2000).

3.2.5.1 Aes diretas

"As aes diretas so as foras ou carregamentos aplicados estrutura. So geradas a partir da incidncia operacional sobre os pavimentos" (CRISTELLI, 2010). Podem ser mveis, devidas aos veculos, distribudas, como as decorrentes de material estocado, ou concentradas, como nos montantes de prateleiras (OLIVEIRA, 2000).

3.2.5.2 Aes Indiretas

As aes indiretas esto associadas ao comportamento do material em relao s variaes trmicas e processos envolvidos na produo das placas resultando em tenses internas do concreto (CRISTELLI, 2010). Apesar da sua influncia no sistema estrutural, as aes indiretas no so consideradas na determinao da espessura da placa de concreto (RUFINO, 1997 e CRISTELLI, 2010). Isso ocorre porque essas tenses so relativamente

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pequenas (RODRIGUES, 2006) e a maioria dos problemas podem ser evitados com a quantidade adequada de juntas e com procedimentos corretos para a cura do concreto (CRISTELLI, 2010).

Retrao: a reduo das dimenses das peas de concreto, que pode ocorre por secagem (perda de gua), por reao outgena (processo de hidratao) ou por retrao plstica (que ocorre antes da pega). No caso dos pisos esse fenmeno de retrao ainda mais acentuado, pois este tipo de estrutura, devido a sua geometria, possui uma grande rea exposta ao ar (OLIVEIRA, 2000 e CRISTELLI, 2010).

Dilatao trmica: Mudanas na temperatura do concreto produzem mudanas correspondentes no seu volume (MOURA, 1999). Quando h um acrscimo na temperatura, a placa tende a aumentar de volume, sofrendo uma ao contrria de compresso devida ao atrito, ao passo que quando h uma queda na temperatura, ela tende a se retrair, sendo tracionada pela fora de atrito (OLIVEIRA, 2000).

Empenamento: causado pelas variaes dirias de temperatura, isso ocorre pois o concreto apresenta pouca capacidade de transmisso de calor, ou seja, as variaes de temperatura que ocorrem na superfcie da placa no so transmitidas imediatamente por toda sua espessura, fazendo com que a temperatura na superfcie da placa seja diferente da temperatura da sua base. O lado da placa que aquecido tende a se expandir enquanto o outro tende a se retrair, essa tendncia de movimento impedida pelo peso prprio da estrutura o que gera tenses internas na mesma, tenses de trao (onde tende a expandir) e de compresso (onde tende a retrair) (RUFINO, 1997 e MOURA, 1999).

3.2.6 Juntas e dispositivos de transferncia de carga

O piso industrial tem nas juntas o seu elo mais fraco, sendo que nelas que as principais manifestaes patolgicas de natureza estrutural se manifestam. (RODRIGUES; GASPARETTO, 2008). Elas "podem provocar uma reduo sensvel na vida til do pavimento, caso no estejam devidamente dimensionadas para suportar as cargas impostas" (RODRIGUES, 2008).

A sua funo bsica permitir as movimentaes de contrao e expanso do concreto, alm de permitir a concretagem em etapas discretas com dimenses compatveis aos equipamentos (RODRIGUES, 2006).

Segundo Rodrigues (2008), h trs tipos de juntas, classificadas segundo sua funo:

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Junta de retrao ou serrada: alivia as tenses de trao geradas pela variao de temperatura e pelo atrito entre a interface placa-fundao, controlando a fissurao. Devem ser executadas com dispositivos de transferncia de carga;

Junta de construo: empregado em funo da limitao dos equipamentos de construo. sempre importante o emprego de barras de transferncia;

Junta de expanso ou de encontro: situada nos encontros do piso com peas estruturais ou outros elementos que impeam a livre movimentao do piso, podendo possuir barras de transferncia (quando h trfego sobre elas) ou no.

A eficincia de uma junta representada pelo grau de transferncia de esforos entre as placas, se os mecanismos de transferncia fossem 100% eficientes, 50% dos esforos seriam transferidos para a placa contgua, nesse caso o momento prximo junta transversal igual ao momento no interior da placa (RODRIGUES; PITTA, 1998 e OLIVEIRA, 2000). Como na maioria dos casos essa transferncia no plenamente eficiente e na ausncia de dados especficos deve-se considerar a eficincia da junta como 45% armando-se a placa para absorver o restante dos esforos (RODRIGUES; PITTA, 1998).

Segundo o DNIT, 2005 estes esforos podem ser tomados como sendo: a) Para as juntas longitudinais:

2001MbM jL

=

b) Para as transversais:

3501Mb7,0M jT

=

onde: MjL = momento na junta longitudinal; MjT = momento na junta transversal; Mb = momento na borda livre da placa;

= eficincia da junta em %. Para a eficincia da junta igual a 45% o momento atuante na junta longitudinal ser

igual a 0,775 Mb e de 0,610 Mb na junta transversal (DNIT, 2005). Os mecanismos de transferncia de carga mais comuns so as barras de seo circular

que promovem uma conexo mecnica entre as placas do pavimento, sem restringir o movimento horizontal (RODRIGUES, 2008). Elas no devem aderir no concreto em pelo menos um dos seus lados, para permitir o seu deslizamento quando ocorre retrao

(7)

(8)

38

(RODRIGUES, 2006). O dimetro, o comprimento e o espaamento entre as barras de transferncia so determinados de acordo com a espessura do pavimento (RODRIGUES, 2006), como mostrado na TAB. 4.

Tabela 4: Dimetro das barras de transferncia

Espessura do pavimento h (cm)

Dimetro das barras (mm)

Comprimento (cm) Espaamento (cm)

h 12,5 16 46 30 12,5 < h 15,0 20 46 30 15,0 < h 20,0 25 46 30

h > 20,0 32 46 30 Fonte: DNIT (2005)

3.2.7 Dimensionamento dos pavimentos estruturalmente armados

Westergard contribuiu imensamente para criar as bases tericas para o dimensionamento de placas apoiadas em meio elstico, sua metodologia fornece a tenso gerada na placa quando aplicada uma carga P em uma rea de contato circular com raio a. As limitaes de suas equaes referem-se ausncia da anlise imediata das tenses na fundao e a influncia da carga nas tenses em ponto que no seja imediatamente abaixo o ponto de aplicao da carga. Deficincia esta que foi suprida pelas cartas de influncia por Picket e Ray que so sistemas grficos que permitem a determinao do momento fletor gerado por um carregamento com rea de contato definida (RODRIGUES, 2006).

As armaduras que iro resistir aos momentos positivos so determinadas seguindo critrios usuais de concreto armado, os momentos negativos so pequenos e so resistidos pela prpria placa de concreto. O clculo estrutural segue as prescries da NBR 6118 (2014) e recomenda-se que a resistncia do concreto seja no mnimo 25 MPa para resistir ao desgaste (RODRIGUES; PITTA, 1998).

O dimensionamento feito em duas etapas, considerando inicialmente o carregamento no interior da placa e posteriormente, na borda livre do pavimento (DNIT, 2005).

So relacionados a seguir os passos que devem ser seguidos para dimensionar um pavimento estruturalmente armado. Segundo Rodrigues e Pitta (1998) e DNIT (2005).

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a) Fixao de uma espessura tentativa e do fck do concreto Como a seo da armadura funo da espessura adotada para o pavimento e da

resistncia fck do concreto, so testadas diversas espessuras e fck's, para definir o pavimento mais econmico (DNIT, 2005).

b) Determinao da rea de contato A do pneu e suas dimenses bsicas L (comprimento) e W (largura)

Determinao da rea de contato:

2R memq

PA =

onde: PR = carga atuante em um pneu, em newton (N), isto , a carga total do eixo divida pelo nmero de rodas deste eixo; q = presso de enchimento dos pneus, em Pa. Determinao do comprimento (L) do pneu:

mem0,523

AL =

Determinao da largura (W) do pneu: W = 0,6 L em m

c) Raio de rigidez da placa de concreto (l)

memkr)(112

hEl 4 23

=

onde: E = mdulo de elasticidade do concreto, em MPa; h = espessura da placa de concreto, em m; = coeficiente de Poisson do concreto, que geralmente de 0,15; kr = coeficiente de recalque da fundao corrigido em, MPa/m (ver item 3.2.3); d) Determinao do nmero N de blocos feito atravs das cartas de influencia (Anexo C) e em funo do raio de rigidez da

placa de concreto (l), da distncia entre as duas rodas do semi-eixo de rodagem dupla (x) e da distncia entre os conjuntos de rodas dos semi-eixos tandem duplo ou triplo (d).

e) Clculo dos momentos na borda e no interior da placa

m/mNem10000

lqNM2

k

=

(9)

(11)

(10)

(12)

(13)

40

onde: N = nmero de blocos determinado pela carta de influncia (Anexo C); q = presso de enchimento do pneu (em Pa); l = raio de rigidez relativo da placa (em m). f) Coeficientes adimensionais k6 e k3 O coeficiente adimensional k6 determinado a partir da expresso:

k

2

6 Mdbk =

onde: Mk = momento atuante na placa (em tf cm/m); b = largura considerada, geralmente 100 cm; d = a espessura da placa de concreto menos o cobrimento (Anexo D). Determina-se o coeficiente k3 no quadro do Anexo E, a partir do coeficiente k6 e da resistncia caracterstica compresso do concreto da placa (fck), em MPa. Nestes coeficientes j esto embutidos os coeficientes de minorao da resistncia dos materiais e de majorao para as aes, previstos na NBR 6118 (2014).

g) Determinao da seo da armadura inferior (As)

/mcmemd

MkAs 2k3 =

onde: Mk = momento atuante na placa (em tf cm / m); k3 = coeficiente admensional, fornecido no Anexo E; d = a espessura da placa de concreto menos o cobrimento. Os momentos negativos, que tracionam a zona superior da placa, so muito pequenos, sendo resistidos pelo prprio concreto.

h) Determinao da armadura de retrao Quando forem projetadas placas com comprimento acima de 5 m, deve ser colada uma

armao de ao CA-60 para combater estes esforos, que ficar posicionada na parte superior da placa. Sua seo determinada a partir da expresso:

/mcmem333

hLfAs 2=

(14)

(15)

(16)

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onde: L = comprimento da placa; h = espessura da placa; f = coeficiente de atrito adimensional, entre a placa e a sub-base.

3.3 Pavimentos flexveis e semirrgidos

3.3.1 Pavimento flexvel

Pavimentos flexveis so aqueles em que "o revestimento composto por uma mistura

constituda basicamente de agregados e ligantes asflticos" (BERNUCCI et al., 2008) e "as deformaes, at um certo limite, no levam ao rompimento" (SENO, 2007).

Sendo suas demais camadas responsveis por resistir aos esforos devido ao trfego. As cargas aplicadas nesse tipo de pavimento criam um campo de tenses mais concentrado junto ao ponto de aplicao das mesmas (FIG. 9) (OLIVEIRA, 2000, BITTENCOURT, 2010; BERNUCCI et al., 2008).

Figura 9: Campo de tenses em pavimento flexvel

Fonte: BALBO (2007)

3.3.2 Pavimento semirrgido

O pavimento semirrgido constitudo de uma camada de material betuminoso sobre uma base ou sub-base cimentada por algum aglutinante com propriedades cimentcias (BITTENCOURT, 2010; DNIT, 2006a). Ele apresenta comportamento diferenciado e superior ao pavimento flexvel, no que concerne transmisso de presses para o subleito (BALBO, 1993 apoud BITTENCOURT, 2010).

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Segundo BALBO, 2007, h quatro formas diferentes de se dispor as camadas de um pavimento flexvel (FIG. 10).

Figura 10: Diversos tipos de pavimentos semirrgidos

Fonte: BALBO (2007) O caso A uma estrutura tpica ou direta, onde a camada de revestimento executada

sobre uma base cimentada. O caso B apresenta uma estrutura hbrida onde a sub-base estabilizada com ligante hidrulico e a base com ligante betuminoso. O caso C a sub-base estabilizada com ligante hidrulico, sendo denominada estrutura indireta, invertida ou ainda em "sanduche". Por fim, o caso D mostra um pavimento antigo restaurado por sobreposio de uma camada estabilizada com ligante hidrulico (BALBO, 2007).

3.3.3 Estrutura do pavimento

Assim como definido anteriormente a estrutura de um pavimento destina-se a resistir s cargas impostas a ele repassando, atenuadamente, estes carregamentos ao terreno de fundao sem acarretar danos ao mesmo nem estrutura (NETO, 2011).

O pavimento flexvel composto por: revestimento, base, sub-base, reforo e regularizao do subleito (FIG 11). "Todas as camadas sofrem deformao elstica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas" (DNIT, 2006a). Estas camadas tm uma relao complexa, na qual a funo, ou funes, de cada interligada com as demais garantindo a uniformidade do comportamento do pavimento. Dependendo do trfego e dos materiais disponveis, pode-se ter ausncia de algumas camadas (BERNUCCI et al., 2008).

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Figura 11: Seo transversal tpica, pavimento flexvel

Fonte: Adaptado de SENO (2007) Subleito: Assim como foi definido para os pavimentos rgidos, o subleito " o

terreno de fundao do pavimento" (SENO, 2007). a plataforma terminada aps a concluso dos cortes e aterros (BERNUCCI et al., 2008);

Regularizao do Subleito: a camada de espessura irregular, construda sobre o subleito e destinada a conform-lo, transversal e longitudinalmente, com o projeto [...] deve dar superfcie as caractersticas geomtricas do pavimento acabado (SENO, 2007);

Reforo do subleito: uma camada de espessura constante que visa atenuar as cargas aplicadas sobre um subleito frgil ao ponto em que este seja capaz de suportar tais cargas. Tambm pode ser considerado como camada complementar base, pois, assim como esta ele tambm resiste e distribui esforos verticais (SENO, 2007);

Sub-base: resiste e repassa os esforos aplicados sobre as camadas superiores s inferiores, alm de atuar tambm na drenagem do pavimento. Ela necessria quando ao se dimensionar o pavimento, se obtm uma base muito espessa, sendo assim se torna economicamente vivel dividir esta camada em duas sendo a sub-base constituda de por materiais de menor custo (BALBO, 2007);

Base: assim como as demais camadas, destinada a resistir e distribuir os esforos verticais oriundas das camadas superiores, porm, como a nica camada acima da base o revestimento, ela responde mais diretamente aos carregamentos (SENO, 2007);

Revestimento: a camada que recebe diretamente a ao do trfego e destinada a melhorar a superfcie de rolamento quanto s condies de conforto e segurana, alm de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura (SENO, 2007). "O revestimento asfltico pode ser composto por camada de rolamento em contato direto com as rodas dos veculos e por camadas intermedirias ou de ligao, por vezes denominadas de binder" (BERNUCCI et al., 2008).

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3.3.4 Bases e sub-bases flexveis e rgidas

As bases e sub-bases rgidas ou estabilizadas so caracterizadas, genericamente, pela participao de cimento em sua composio e oferecem uma resistncia considervel para aplicao do revestimento (NETO, 2011). Segundo Seno (2007) elas podem ser:

Solo-cimento: mistura de solo cimento e gua em propores previamente determinadas, dando como resultado um material duro, cimentado, de acentuada rigidez a flexo, o teor de cimento adotado da ordem de 6% a 10%;

Macadame de cimento: uma mistura de agregado grado e materiais de granulometria fina, material de enchimento, misturado com cimento para garantir o travamento das pedras e uma ligao entre elas;

Concreto de cimento: mistura de agregados, areia, cimento e gua convenientemente dosada e uniformizada garantindo acentuada resistncia a trao. Podem ser de concreto plstico ou concreto magro, um exemplo o CCR.

As bases flexveis so aquelas estabilizadas ou granulares (NETO, 2011). Segundo Seno (2007), as bases flexveis so divididas em:

Solo estabilizado: camada de solo densa e relativamente impermevel cuja estabilizao pode ser conseguida de forma natural quando decorre da prpria distribuio graulomtrica dos gros ou por meio de adio de pedra britada para suprir a ausncia de material grado, recebendo o nome de solo brita. Ou a estabilizao pode ser obtida de forma artificial com adio um ligante, como o asfalto, recebendo o nome de solo asfalto ou solo betume;

Macadame hidrulico: trata-se de camadas de pedra britada, fragmentos entrosados entre si e material de enchimento introduzido com o auxlio de gua que trava o agregado grado e age como aglutinante;

Brita graduada: uma mistura de agregados previamente dosados, contendo material de enchimento, gua e, eventualmente, cimento. Apresenta grandes vantagens referentes ao processo de construo;

Macadame betuminoso: chamada tambm de base negra, consiste na superposio de camadas interligadas por pinturas de material betuminoso.

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3.3.5 Revestimento betuminoso

O material de revestimento pode ser fabricado em usina especfica (misturas usinadas), ou preparado na prpria pista (tratamentos superficiais). Os revestimentos so tambm identificados quanto ao tipo de ligante: quente com o uso de Cimento Asfltico de Petrleo (CAP), ou frio com o uso de Emulses Asflticas (EAP). (BERNUCCI et al, 2008)

"Os revestimentos betuminosos so constitudos por associao de agregados e materiais betuminosos. Esta associao pode ser feita de duas maneiras clssicas: por penetrao e por mistura" (DNIT, 2006a).

3.3.5.1 Tratamento superficial por penetrao

Consistem em aplicao de ligantes asflticos e agregados sem mistura prvia, na pista, com posterior compactao que promove o recobrimento parcial e a adeso entre agregados e ligantes (BERNUCCI et al., 2008). Segundo Bernucci et al. (2008), ele podem ser:

Por penetrao direta: onde necessrio iniciar-se pelo espalhamento do agregado, para evitar o escorrimento do ligante, sendo assim a primeira camada deve ser considerada um complemento base;

Por penetrao invertida: iniciado pela aplicao do ligante e depois do agregado.

3.3.5.2 Revestimento por mistura

"Nos revestimentos betuminosos por mistura, o agregado pr-envolvido com o material betuminoso" (DNIT, 2006a). Quanto aos seus respectivos processos construtivos so adotadas as seguintes designaes:

Concreto betuminoso ou concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ): "mistura convenientemente proporcionada de agregados de vrios tamanhos e cimento asfltico, ambos aquecidos em temperaturas previamente escolhidas, em funo da caracterstica viscosidade-temperatura do ligante" (BERNUCCI et al, 2008). o mais nobre dos revestimentos flexveis (SENO, 2007);

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Pr-misturado a quente: esta mistura muito semelhante ao CBUQ, no entanto, o controle qualitativo dos materiais empregados no to rgido, facilitando e barateando o processo produtivo, haja vista que no h finos na maioria das misturas. mais utilizado como camada de ligao (NETO, 2011);

Pr-misturado a frio: "consiste na mistura de agregados e ligante asfltico temperatura ambiente, utilizando-se apenas equipamentos para esta mistura, no sendo necessrio o aquecimento de nenhum dos materiais" (NETO, 2011). " um produto menos nobre que o pr-misturado a quente e o concreto betuminoso" (SENO, 2007).

3.3.6 Materiais utilizados nas camadas

O que diferencia e garante as propriedades necessrias a cada uma das camadas do pavimento so, alm da disposio e espessura individual, os materiais constituintes das mesmas (NETO, 2011). Por isso deve-se conhecer as caractersticas destes materiais atravs de ensaios geotcnicos de caracterizao.

Segundo o DNIT (2006a), os estudos geotcnicos para o Projeto de Pavimentao compreendem:

a) Estudos do subleito: visando caracterizao das diversas camadas e o posterior traado dos perfis dos solos para efeito do projeto do pavimento;

b) Estudos de ocorrncias de materiais para pavimentao: para reconhecer e caracterizar as jazidas prximas, como fonte de matria-prima para a construo das diversas camadas do pavimento.

Ainda segundo o DNIT (2006a), Na execuo dos estudos geotcnicos para o Projeto de Pavimentao so feitos os seguintes ensaios:

a) Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (n 10) e de 0,075 mm (n 200);

b) Limite de Liquidez (LL); c) Limite de plasticidade (LP); d) Compactao; e) Massa especfica aparente "in situ"; f) ndice Suporte Califrnia (ISC); g) Expansibilidade no caso de solos laterticos.

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Deve-se verificar, ainda, o ndice de Grupo (IG), que um valor numrico, variando de 0 a 20, que retrata o duplo aspecto de plasticidade e graduao das partculas do solo, ele pode ser obtido pela frmula:

IG = 0,2a + 0,005ac + 0,01bd onde:

a = % de material que passa na peneira n 200, menos 35. Se a % obtida nesta diferena for maior que 75, adota-se 75; se for menor que 35, adota-se 45 (a varia de 0 a 40); b = % de material que passa na peneira n200, menos 15. Se a % obtida nessa diferena for maior que 55, adota-se 55; se for menor que 15, adota-se 15 (b varia de 0 a 40); c = valor do Limite de Liquidez menos 40. Se o Limite de Liquidez for maior que 60, adota-se 60; se for menor que 40, adota-se 40 (c varia de 0 a 20); d = valor do ndice de plasticidade menos 10. Se o ndice de Plasticidade for maior que 30, adota-se 30; se for menor que 10, adota-se 10 (d varia de 0 a 20). Para as camadas granulares do pavimento a espessura mnima deve estar entre 15 cm e

20 cm (SEVERI et al, 1998). Segundo Neto, 2004, os materiais utilizados na construo dos pavimentos devem possuir certas caractersticas:

Materiais do subleito: CBR 2%; Expanso menor que 2%. Material para reforo do subleito: CBR maior que o do subleito; expanso

menor que 1%.

Material para sub-base: CBR 20%; Expanso menor que 1%; ndice de grupo (IG) igual a zero.

Material para base: CBR 80%; Expanso menor que 0,5%; LL 25%; IP 6%. Os materiais para bases granulares devem se enquadrar em uma das faixas granulomtricas representadas na TAB. 5.

(17)

48

Tabela 5: Granulometria para base granular Tipos Para N > 5 106 Para N < 5 106 Tolerncias

da faixa de projeto

Peneiras A B C D E F % em peso passando 2 100 100 - - - - 7 1 - 75-90 100 100 100 100 7 3/8 30-65 40-75 50-85 60-100 - - 7 N4 25-55 30-60 36-65 50-85 55-100 10-100 5 N10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100 5 N40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70 2 N200 2-8 5-15 5-15 10-25 6-20 8-25 2

Fonte: DNIT (2006a)

3.3.7 Dimensionamento

O dimensionamento de um pavimento tem como objetivo calcular e/ou verificar espessuras e compatibilizar os materiais de forma que a vida til do mesmo corresponda a um certo nmero de solicitaes de carga (NETO, 2004).

No Brasil o mtodo de dimensionamento para pavimentos flexveis mais utilizado tem sido o mtodo emprico do DNER (NETO, 2004), o qual "baseia-se fundamentalmente nas caractersticas de suporte do solo de fundao e dos materiais que constituem a estrutura do pavimento, bem como nos parmetros de trfego" (PINTO, 1991).

Este mtodo tem como base o trabalho "Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume", da autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin do corpo de engenheiros do Exrcito dos EUA e concluses obtidas na pista experimental da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (PINTO, 1991; NETO, 2004). Foi elaborado pelo Eng. Murillo Lopes de Souza em 1996, e desde ento tm sido utilizado em todo territrio nacional (NETO, 2004).

Para realizar o dimensionamento utiliza-se a simbologia apresentada na FIG. 12. Figura 12: Simbologia utilizada no dimensionemanto

Fonte: DNIT (2006a)

Para se dimensionar as camadas do pavimento, devem-se seguir as etapas descritas nos itens a seguir.

49

3.3.7.1 Espessura total do pavimento

Aps ser definido o trfego que solicitar o pavimento durante o perodo de projeto (nmero N) e a capacidade de suporte (CBR) do subleito, a espessura total (Hm) do pavimento pode ser determinada atravs do baco da FIG. 13 (NETO, 2004).

Figura 13: baco de dimensionamento de pavimentos flexveis utilizado no mtodo do DNER

Fonte: Adaptado de DNIT (2006a) No caso de ocorrncia de materiais com CBR ou IS inferior a 2, sempre prefervel a

fazer a substituio, na espessura de, pelo menos, 1m, por material com CBR ou IS superior a 2 (DNIT, 2006a).

Todas as espessuras determinadas no dimensionamento so em termos de material granular (DNIT, 2006a), as camadas so convertidas para espessuras reais dos materiais utilizados atravs dos coeficientes de equivalncia estrutural (TAB. 6), este coeficiente indica a capacidade de distribuio de tenses que um determinado material possui em relao ao material padro (pedra britada) de forma que ambos, nas respectivas espessuras, apresentem desempenho estrutural semelhante (NETO, 2004).

50

Tabela 6: Coeficientes de equivalncia estrutural Componentes do pavimento Coeficiente estrutural (K)

Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,0 Base ou revestimento de pr-misturado a quente, de graduao densa

1,7

Base ou revestimento de pr-misturado a frio, de graduao densa

1,4

Base ou revestimento betuminoso por penetrao 1,2 Camadas granulares 1,0 Concreto Compactado com Rolo 1,7 Solo-cimento com resistncia compresso a 7 dias superior a 45kg/cm

1,7

Solo-cimento com resistncia compresso a 7 dias entre 45kg/cm e 21kg/cm

1,4

Solo-cimento com resistncia compresso a 7 dias entre 28kg/cm e 21kg/cm

1,2

Base de solo-cal 1,2 Fonte: Adaptado de DNIT (2006a)

3.3.7.2 Tipo e espessura da camada de revestimento

O revestimento deve "proteger a camada de base dos esforos impostos pelo trfego e evitar a ruptura do prprio revestimento por esforos repetidos de trao na flexo" (DNIT, 2006a).

A espessura do revestimento (R) estabelecida em funo do trfego (nmero N), de acordo com a TAB. 7 (NETO, 2004).

Tabela 7: Espessura mnima de revestimento N Espessura mnima do revestimento

N 106 Tratamento superficial

106 < N 5106 Revestimento betuminoso com 5cm de espessura 5106 < N 107 Concreto betuminoso com 7,5cm de espessura 107 < N 5107 Concreto betuminoso com 10cm de espessura

N > 5107 Concreto betuminoso com 12,5cm de espessura Fonte: DNIT (2006a)

51

3.3.7.3 Espessura das demais camadas

Uma vez determinada a espessura total (Hm), a do reforo do subleito (Hn), e a da sub-base (H20), pelo grfico da FIG. 5 e do Revestimento (R) pela TAB. 3, as espessuras da base (B), sub-base (h20) e reforo do subleito (hn), so obtidas pela resoluo sucessivas das seguintes inequaes (DNIT, 2006a):

R KR + B KB H20

R KR + B KB + h20 Ks Hn R KR + B KB + h20 Ks + hn KREF Hm

Onde: KR = coeficiente de equivalncia estrutural do revestimento; R = espessura do revestimento; KB = coeficiente de equivalncia estrutural da base; B = espessura da base; H20 = espessura sobre sub-base; KS = coeficiente de equivalncia estrutural da sub-base; h20 = espessura da sub-base; Hn = espessura sobre o reforo do subleito; KREF = coeficiente de equivalncia estrutural do reforo do subleito; hn = espessura do reforo do subleito; Hm = espessura total do pavimento sobre o subleito.

(18) (19) (20)

53

4 Metodologia

Quanto aos objetivos gerais, a pesquisa apresentada neste trabalho classifica-se como exploratria, pois proporciona maiores informaes sobre o dimensionamento de um pavimento estruturalmente armado e um pavimento semirrgido para as condies de trfego e geolgicas existentes nos ptios de armazenamento de madeira na empresa CENIBRA, localizada no municpio de Belo Oriente, MG.

Com base nos procedimentos tcnicos, classifica-se como bibliogrfica, abrangendo conceitos de dimensionamento e dos fatores a serem considerados nos clculos, para tal, foram utilizados dados contidos em livros, revistas, teses de mestrado e doutorado.

Atravs de um levantamento de campo, realizado a partir de informaes obtidas junto empresa, foram obtidas informaes relativas capacidade de suporte do solo atravs do CBR (ndice de Suporte Califrnia) e relativas geomorfologia do solo, atravs do ensaio SPT (Standard Penetration Test).

Foram determinadas s solicitaes as quais o pavimento estar submetido, levando-se em considerao fatores como o peso por eixo dos equipamentos, a frequncia em que eles transitam e o local por onde eles transitam.

Por fim, de posse dos dados, foram dimensionadas as estruturas dos pavimentos.

55

5 Desenvolvimento

5.1 Parmetros bsicos do projeto

5.1.1 Ensaios Geotcnicos do Subleito

Nos meses de maro e abril de 2014 foram realizadas investigaes geotcnicas no solo do subleito na rea relativa ao Ptio Rotativo 11. Para a investigao geotcnica foram executados 09 furos de sondagem a trado e 05 furos de SPT.

A TAB. 8 ilustra de forma resumida os resultados dos ensaios geotcnicos realizados nas amostras de solos coletadas durante a execuo das sondagens a trado.

Tabela 8: Resumo dos Ensaios Geotcnicos dos Solos do Subleito (Sondagens a Trado) Amostra

Profundidade (m)

Umidade natural (%)

CBR (%) Exp. (%) g. mx. (g/cm)

hot. (%)

ST-01 0,00 2,00 - - - - - ST-02 0,00 2,00 20,98 3,1 0,10 1,641 21,14 ST-03 0,00 2,00 19,90 1,2 0,11 1,706 19,90 ST-04 0,00 2,00 18,27 3,9 0,09 1,678 17,69 ST-05 0,00 2,00 22,48 2,4 0,22 1,554 23,17 ST-06 0,00 2,00 - - - - - ST-07 0,00 2,00 19,96 3,7 0,43 1,707 19,92 ST-08 0,00 2,00 23,52 6,1 0,29 1,567 23,12 ST-09 0,00 2,00 23,00 9,9 0,10 1,672 23,34

Fonte: CENIBRA (2014) Verifica-se que a capacidade de suporte CBR dos solos do subleito em amostras coletadas nas sondagens trado executadas oscila entre 1,2 e 9,9% e que a expanso destes solos varia entre 0,09% e 0,43%.

Os resultados dos 05 furos de SPT realizados. Na sequencia esto ilustrados os valores de SPT para as diferentes sondagens:

SP 01 - SPT entre 2 e 11 na profundidade entre o segundo e o quinto metro;

SP 02 - SPT entre 3 e 8 na profundidade entre o segundo e o quinto metro;

SP 03 - SPT entre 6 e 12 na profundidade entre o segundo e o quinto metro;

SP 04 - SPT entre 5 e 28 na profundidade entre o segundo e o quinto metro;

SP 05 - SPT entre 2 e 7 na profundidade entre o segundo e o quinto metro. Cabe ressaltar que no foi encontrado nvel de lenol fretico em nenhum dos furos de

SPT realizados.

56

5.1.2 Ensaios Geotcnicos do Agregado Siderrgico

Durante o ms de abril de 2014 tambm foi realizado um ensaio geotcnico com o agregado siderrgico visando a sua utilizao na camada de reforo do subleito como mistura estabilizada granulometricamente, visto que a presena do agregado abundante na regio em questo.

Os resultados dos ensaios geotcnicos realizados no agregado siderrgico encontram-se na TAB. 9.

Tabela 9: Resumo dos Ensaios Geotcnicos do agregado siderrgico para camada de reforo Amostra CBR (%) Exp. (%) d.mx.

(g/cm) hot. (%) #200 (%) Classificao

HRB

Agregado Siderrgico

112,5 2,00 2,564 10,5 4,3 A-3

Fonte: CENIBRA (2014) O material pode ser usado como reforo do subleito por apresentar CBR de 112,5%, porm vale ressaltar que a sua expansibilidade superior 1% que o valor recomendado pelos autores citados anteriormente.

5.1.3 Parmetros relativos ao trfego

A maior solicitao que o local submetido ocorre devido ao trfego do equipamento Sennebogen 735 M-HD que responsvel pelo transbordo de cargas (madeira) dos caminhes e das carretas para o ptio. Este equipamento possui capacidade mxima de carga de 38.500 kg quando carregado, sendo distribudos em um eixo simples, dianteiro, com 04 pneus, onde concentrada 70% da carga, quando em operao (iamento de carga) e um eixo simples, traseiro, com 04 pneus que suporta 30% da carga total. Considerando o equipamento em uso com a sua carga mxima, o eixo dianteiro apresentar carga de 26.950 kg divididos sobre 04 pneus pressurizados, com ar, a 9,86 kgf / cm cada. A disposio dos eixos pode ser vista na FIG. 14.

57

Figura 14: Distncia entre eixos

Fonte: Autor (2014) Foi estimada sua utilizao durante 24 horas considerando 25 operaes de

carga/descarga por hora (mdia de 6 operaes do equipamento Sennebogen para o transbordo da carga total de um caminho) totalizando 600 operaes por dia sobre a estrutura do pavimento do Ptio Rotativo 11.

5.2 Dimensionamento do pavimento semirrgido

Para o dimensionamento sero considerados os seguintes parmetros:

Trfego: carga mxima P = 26,95 tf sobre o eixo mais carregado e VMDa de 600 operaes;

Capacidade de suporte do subleito (CBRP) = 3,0%. Dever ser feito a substituio do solo onde o CBR for menor que o adotado;

Camada de reforo do subleito: mistura estabilizada granulometricamente (CBR 8,0% para efeito de dimensionamento), coeficiente estrutural KREF = 1,00 (TAB. 6);

Camada de sub-base: concreto compactado com rolo (CBR 20,0 para efeito de dimensionamento), coeficiente estrutural KSB = 1,70 (TAB. 6);

Camada de base: concreto compactado com rolo, coeficiente estrutural KB = 1,70 (TAB.6);

Camada de Revestimento: Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), com coeficiente estrutural KR = 2,0 (TAB. 6).

58

De posse desses parmetros pode-se efetuar o dimensionamento: a) Clculo do nmero N De acordo com a TAB. 2 podemos determinar o Fator de equivalncia de carga para

um eixo simples de rodagem dupla. Substituindo na equao l apresentada, tem-se: FEC = (P / 8,17)4,32

FEC = (26,95 / 8,17)4,32

FEC = 173,5 A seguir pode-se calcular o nmero N para o perodo de projeto de 10 anos. Atravs

da equao (1): N = 365 P VMDa FV FR N = 365 10 600 173,5 1,0 N = 3,8 x 108 solicitaes do eixo simples padro de 8,2 t b) Espessura da camada de revestimento De acordo com a TAB. 7, para um perodo de 10 anos e N = 3,8108 solicitaes do

eixo simples padro de 8,2 toneladas, o revestimento deve ser de concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura.

c) Espessura da camada de base Atravs do baco de dimensionamento do DNER, apresentado na FIG. 13, para N =

3,8108 solicitaes do eixo simples padro de 8,2 toneladas e adotando para a camada adjacente um valor de suporte mnimo de 20%, obtm-se H20 = 30,00.

Substituindo na inequao (18), tem-se: R KR + B KB H20 12,5 2

+ B 1,7 30,0 B 1,7 5,00 B 2,9 cm Ser adotada uma espessura mnima de 15,00 cm para a base de Concreto Compactado

com Rolo (CCR). d) Espessura da camada de sub-base Atravs do baco de dimensionamento do DNER, apresentado na FIG. 13, para N =

3,8108 solicitaes do eixo simples padro de 8,2 toneladas e adotando para o reforo do subleito um CBR = 8%, obtm-se Hn = 60,00.

59

Substituindo-se na inequao (19), tem-se: R KR + B KB + h20 Ks Hn

12,5 2

+ 15 1,7 + h20 1,7 60 h20 1,7 9,5 h20 5,6m Ser adotada uma espessura mnima de 15,00 cm para a sub-base de Concreto

Compactado com Rolo (CCR). e) Espessura da camada de reforo do subleito Atravs do baco de dimensionamento do DNER, apresentado na FIG. 13, para N =

3,8108 solicitaes do eixo simples padro de 8,2 toneladas e adotando um valor para a camada de subleito um valor de suporte CBR = 3%, obtm-se Hm = 103,00.

Substituindo-se na inequao (20), tem-se: R KR + B KB + h20 Ks + hn KREF Hm

12,5 2

+ 15 1,7 + 15

1,7 + hn 1,0 103,00

hn 27,0m Ser adotada uma espessura de 30,00cm, para facilitar a execuo. A estrutura determinada pode ser vista na FIG.15.

Figura 15: Camadas do pavimento semirrgido

Fonte: Autor (2014)

5.3 Dimensionamento do pavimento rgido

Para o dimensionamento sero considerados os seguintes parmetros:

Trfego: carga atuante no pneu, PR = 264379,5 N divididos sobre 04 pneus e presso de enchimento dos pneus, q = 966935,69 N/m;

60

Capacidade de suporte do subleito (CBRP) = 3,0%; Camada de sub-base: concreto compactado com rolo de 10 cm, k = 87 MPa/m

(Anexo B); Comprimento da placa: 15m;

Camada de revestimento: concreto de 30 MPa, coeficiente de Poisson = 0,15 e mdulo de elasticidade E = 30000 MPa;

Coeficiente de atrito placa/sub-base: 1,7 (TAB. 10). Tabela 10: Coeficiente de atrito placa/sub-base

Material Coeficiente de Atrito Emulso Asfltica 2,5 Solo Plstico 2,0 Brita Graduada e outras Bases Granulares 1,6 a 1,8 Filme Plstico (Polietileno) 0,8

Fonte: Rodrigues (2007) De posse desses parmetros pode-se efetuar o dimensionamento:

a) Fixao de uma espessura tentativa estimada, para fins de dimensionamento, uma espessura da placa de concreto de 25 cm.

b) Dimenses bsicas do pneu determinada a rea de contato do pneu para uma carga PR = 673,75 N por roda e uma presso de enchimento q = 9860 N/m. Substituindo na equao (9):

qPA R=

966935,6966094,88A =

A = 0,06835 m Determinao do comprimento (L) do pneu, substituindo na equao (10):

0,523AL =

0,5230,06835L =

L = 0,361 m Determinao da largura (W) do pneu, substituindo na equao (11): W = 0,6 L

61

W = 0,6 0,361 W = 0,2169 m

c) Raio de rigidez da placa de concreto (l) O raio de rigidez da placa determinado atravs de parmetros referentes a espessura e ao tipo de material empregados na sub-base e no revestimento. Substituindo na equao (12):

42

3

k)(112hEl

=

42

3

87)15,0(11225,000003l

=

l = 0,823 m

d) Determinao do nmero N de blocos Levando em considerao as distncias entre as rodas no semi-eixo (Fig. 16).

Figura 16: Distncia entre as rodas no semi-eixo

Fonte: Autor (2014) Procede-se a determinao do N no centro da placa (Anexo C), entrado com:

439,0823,0361,0

lL

==

Roda 1: 0823,00

lx

== , N1 = 225

Roda 2: 263,0823,02166,0

lx

== , N2 = 175

Roda 3: 848,3823,0

1668,3lx

== , N3 = 60

62

Roda 4: 111,4823,0

3834,3lx

== , N4 = 60

NTOTAL = 520 Procede-se a determinao do N na borda da placa (Anexo C), entrado com:

519,0823,0361,0

lL

==

Roda 1: 132,0823,0

1086,0lx

== , N1 = 400

Roda 2: 395,0823,03249,0

lx

== , N2 = 250

Roda 3: 979,3823,02751,3

lx

== , N3 = 95

Roda 4: 243,4823,0

4917,3lx

== , N4 = 95

NTOTAL = 840 e) Clculo dos momentos

Utilizando o respectivo nmero N de blocos, a presso de enchimento dos pneus e o raio de rigidez da placa, possvel determinar o momento no centro e na borda da placa. Substituindo na equao (13):

10000lqNM

2

k

=

Momento no interior da placa:

100000,8237,669359520M

2

I

=

MI = 34056,5 N m / m MI = 340,6 tf cm / m Momento na borda da placa:

100000,8237,669359840M

2

B

=

MB = 55014,4 N m / m MB = 550,1 tf cm / m

f) Determinao da armadura estrutural Para a carga no interior da placa, determina-se k6 substituindo na equao (14):

63

k

2

6 Mdbk =

340,612001k

2

6

=

k6 = 129,48 Na tabela do Anexo E, obtem-se k3 = 0,280. Substituindo na equao (15), determina-se a rea de ao (As):

dMkAs k3 =

21340,6280,0As =

As = 4,54 cm / m Na tabela do Anexo F, tem-se: tela Q 503. Para a carga na borda da placa procede-se da mesma forma:

k

2

6 Mdbk =

550,112001k

2

6

=

k6 = 80,17

Tem-se: k3 = 0,284.

dMkAs k3 =

21550,1284,0As =

As = 7,44 cm / m Nas bordas, portanto, numa faixa de 80 cm de largura, tem-se uma tela Q 503 e uma Q 246 superpostas.

g) Determinao da armadura de retrao A seo da armadura obtida substituindo-se na equao (16):

333hLfAs =

33312517,1As =

As = 1,6 cm / m

64

De acordo com a tabela (Anexo F) poder ser utilizada tela Q 196. A estrutura do pavimento determinada, pode ser vista na FIG. 17.

Figura 17: Camadas do pavimento rgido

Fonte: Autor (2014) O detalhamento das armaes mostrado na FIG. 18.

Figura 18: Detalhamento das armaes

Fonte: Autor (2014)

65

6 Consideraes finais

Foram levantadas todas as informaes pertinentes aos clculos, e os pavimentos foram dimensionados e especificados os materiais e espessuras de cada camada, com o auxlio, superviso e aprovao do responsvel tcnico da empresa. O pavimento rgido foi dimensionado para um perodo de projeto de 20 anos e o pavimento semirrgido para 10 anos.

Ambas as opes de pavimento foram executadas no ptio 11, conforme especificadas nesse trabalho. Na regio do ptio onde as solicitaes so maiores, foi realizada uma rua de pavimento rgido estruturalmente armado, o restante do ptio foi pavimentado em pavimento semirrgido, a obra ocorreu de Julho/2014 a Outubro/2014 como pode ser visto no registro fotogrfico no Apndice A.

67

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