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Disciplina: ETG033
Construo de Estradas e Vias UrbanasProfa. Jisela Aparecida Santanna Greco
Cargas Rodovirias e Trfego
Referncias:
DNIT. Manual de estudos de trfego. Ministrio dos Transportes. Publicao IPR 723.Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.
DNIT. Manual de pavimentao. Ministrio dos Transportes. Publicao IPR 719.Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.
DNIT. Manual de restaurao de pavimentos asflticos. Publicao IPR 720. Ministriodos Transportes. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.
MEDINA, J. MOTTA, L.M.G. Mecnica dos pavimentos. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ,2005.
Necessidade de se conhecer o trfego
As caractersticas do trfego afetam a qualidade dos pavimentos flexveis. Solicitaes
acima das previstas em projeto podem ocasionar degradaes como deformaespermanentes, trincas e perda de material da superfcie de rolamento.
A avaliao do desempenho estrutural de pavimentos flexveis deve considerar: deformaes plsticas ou permanentes
observadas nos afundamentos das trilhas de roda, ocasionados por doistipos distintos de solicitaes, a compresso e o cisalhamento
esforos de compresso geram a densificao dos materiais constituintesdas camadas dos pavimentos
esforos cisalhantes geram movimentos laterais de uma ou mais camadas deformaes elsticas ou resilientes:
ocasionadas pela repetio das cargas, que gera as trincas por fadiga em condies normais, a camada de concreto asfltico tende a voltar asua posio original aps o trmino do carregamento, recuperando parteconsidervel da deformao sofrida
entretanto, quando ocorrem deformaes cclicas sob cargas repetidas, oconcreto asfltico sofre o fenmeno de fadiga.
Cargas Rodovirias e Trfego Veculo padro:
surgiu em virtude da heterogeneidade do trfego serve de referncia aos demais carregamentos
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o trfego dos diferentes tipos de veculos pode ser expresso em termos donmero equivalente de solicitaes do eixo padro
eixo padro = eixo simples com rodas duplas de 8,2 tf Problemas para estimativa do trfego:
falta de controle da presso de inflao de pneus dos veculos comerciais presso de inflao vigente = 80 psi = 5,62 Kgf/cm2 presso de inflao utilizada na prtica = em torno de 100 psi = 7,03 Kgf/cm2 a conseqncia a alterao da distribuio de tenso, causada pelo aumento da
presso de contato, que admitida como igual presso de inflao do pneu
Classificao da frota circulanteOs veculos rodovirios podem ser de diversos tipos, sendo que modificaes nascaractersticas dos veculos se refletem em modificaes nos efeitos gerados sobre ospavimentos. Dessa forma, torna-se necessrio classificar o mais detalhadamente possvel afrota circulante, principalmente no que se refere aos caminhes.
Classificao simplificada dos veculos: Veculos de passeio ou veculos leves: automveis e utilitrios Veculos comerciais:
- caminhes leves: 2 eixos simples, ambos com rodas simples- caminhes mdios: 2 eixos simples, rodas traseiras duplas- caminhes pesados: 2 eixos, traseiro em tandem- reboques e semi-reboques: outras combinaes- nibus: equivalente a caminhes leves
No entanto, prefervel que a classificao seja mais detalhada, pois podem ocorrerexpressivas variaes na capacidade de carga entre caminhes de uma determinadasubclasse, em funo do tipo de veculo. Assim, os semi-reboques poderiam serclassificados da seguinte maneira: 2S1; 2S2; 3S2 e 3S3.
Nessa classificao, o primeiro algarismo representa o nmero de eixos do cavalomecnico, e o segundo algarismo, o nmero de eixos do semi-reboque.
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Tabela1 Classificao de veculos adotada pelo DNER
fonte: DNER. Manual de reabilitao de pavimentos asflticos.Ministrio dos Transportes. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 1998.
Carregamento da frota
Alm da classificao dos veculos, tambm importante classificar os tipos de eixos,estabelecendo-se limites de peso para cada tipo de eixo e verificando-se a distribuio dacarga por eixo, para cada caminho.
A Resoluo N 210 do Conselho Nacional de Trnsito (CONTRAN), de 13 de novembrode 2006, estabelece os limites de peso e dimenses para veculos que transitem por viasterrestres.
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As dimenses autorizadas para veculos, com ou sem carga, so as seguintes:
I - largura mxima: 2,60m;
II - altura mxima: 4,40m;III - comprimento total:
a) veculos no-articulados: mximo de 14,00 metros;b) veculos no-articulados de transporte coletivo urbano de passageiros que
possuam 3 eixo de apoio direcional: mximo de 15 metros;c) veculos articulados de transporte coletivo de passageiros: mximo 18,60
metros;d) veculos articulados com duas unidades, do tipo caminho-trator e semi-
reboque: mximo de 18,60 metros;e) veculos articulados com duas unidades do tipo caminho ou nibus e reboque:
mximo de 19,80;
f) veculos articulados com mais de duas unidades: mximo de 19,80 metros.
Os limites mximos de peso bruto total e peso bruto transmitido por eixo de veculo, nassuperfcies das vias pblicas, so os seguintes:
Peso bruto total ou peso bruto total combinado:
a) peso bruto total para veculo no articulado: 29 t
b) veculos com reboque ou semi-reboque,exceto caminhes: 39,5 t;
c) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas
unidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque, e comprimento total inferior a 16 m: 45 t;
d) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duasunidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque com eixos em tandem triplo e comprimentototal superior a 16 m: 48,5 t;
e) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas
unidades, do tipo caminho-trator e semi-reboque com eixos distanciados,e comprimento total
igual ou superior a 16 m: 53 t;
f) peso bruto total combinado para combinaes de veculos com duas unidades,
do tipo caminho e reboque, e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;
g) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com duas
unidades, do tipo caminho e reboque, e comprimento igual ou superior a 17,50 m: 57 t;
h) peso bruto total combinado para combinaes de veculos articulados com mais
de duas unidades e comprimento inferior a 17,50 m: 45 t;
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i) para a combinao de veculos de carga CVC, com mais de duas unidades,
includa a unidade tratora, o peso bruto total poder ser de at 57 toneladas, desde que cumpridos
os seguintes requisitos:
1 mximo de 7 (sete) eixos;
2 comprimento mximo de 19,80 metros e mnimo de 17,50 metros;
3 unidade tratora do tipo caminho trator;
4 estar equipado com sistema de freios conjugados entre si e com a unidade
tratora atendendo ao estabelecido pelo CONTRAN;
5 o acoplamento dos veculos rebocados dever ser do tipo automtico conforme
NBR 11410/11411 e estar reforado com correntes ou cabos de ao de segurana;6 o acoplamento dos veculos articulados com pino-rei e quinta roda devero
obedecer ao disposto na NBR NM ISO337.
Peso bruto por eixo isolado de dois pneumticos: 6 t;
Peso bruto por eixo isolado de quatro pneumticos: 10 t;
Peso bruto por conjunto de dois eixos direcionais, com distncia entre eixos de no mnimo 1,20
metros, dotados de dois pneumticos cada: 12 t;
Peso bruto por conjunto de dois eixos em tandem, quando distncia entre os dois planos
verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m:
17 t;
Peso bruto por conjunto de dois eixos no em tandem, quando distncia entre os dois planosverticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m:
15 t;
Peso bruto por conjunto de trs eixos em tandem, aplicvel somente a semi-reboque, quando
distncia entre os trs planos verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m
e inferior ou igual a 2,40m: 25,5t;
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Peso bruto por conjunto de dois eixos, sendo um dotado de quatro pneumticos e outro de dois
pneumticos interligados por suspenso especial, quando distncia entre os dois planos
verticais que contenham os centros das rodas for:
a) inferior ou igual a 1,20m; 9 t;
b) superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m: 13,5 t.
Os limites de peso bruto por eixo e por conjunto de eixos estabelecidos s prevalecem se todos
os pneumticos, de um mesmo conjunto de eixos, forem da mesma rodagem e calarem rodas no
mesmo dimetro.
Considerar-se-o eixos em tandem dois ou mais eixos que constituam um conjunto integral de
suspenso, podendo qualquer deles ser ou no motriz.
Quando, em um conjunto de dois ou mais eixos, a distncia entre os dois planos verticais
paralelos, que contenham os centros das rodas for superior a 2,40m, cada eixo ser considerado
como se fosse distanciado.
Em qualquer par de eixos ou conjunto de trs eixos em tandem, com quatro pneumticos em
cada, com os respectivos limites legais de 17 t e 25,5t, a diferena de peso bruto total entre os
eixos mais prximos no dever exceder a 1.700kg.
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RESUMINDO:
Tipo de eixo Limite legal(por eixo) Configurao
Simples rodas simples
Ex.: caminhes leves
6,0 t
Simples rodas duplas
Ex.: caminhes mdios
10,0 t
Tandem duplo
Ex.: caminhes pesados
17,0 t
Tandem triplo
Ex.: semi-reboque
Usual: Tandem duplo modificado
com eixo retrtil frente ou atrs.
25,5 t
Outras combinaes
Ex.: reboques e semi-reboques
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Caractersticas dos Veculos
Classificao segundo o grau de divisibilidade
Veculo unitrio
Veculo composto ou combinado
Peso dos Veculos
Componentes do peso dos veculosPeso total = peso do veculo + peso da carga
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Nomenclatura do Peso de Veculos Rodo-Ferrovirios
Peso til : peso da cargaLotao (L) : peso til mximoTara (T) ou Peso morto : peso do veculo sem carga, com tanque cheio e operadores abordoPeso Bruto Total (PBT) : peso til + tara de um veculo unitrioPBT mximo : lotao + taraPeso Bruto Total Combinado (PBTC) : peso til + soma das taras das unidades dacombinaoPBTC mximo : lotao + soma das taras
Exemplos
Caminho Unitrio Trucado
Unitrio + Reboque(Romeu e Julieta)
Semi-reboque
6t 17t PBT = 23t
Tara = 8t
Lotao = 15t
mx6t 17t PBT = 23t
Tara = 8t
Lotao = 15t
mx
6t 17t 10t 10t
Tara = 15t
Lotao = 28t
PBTC = 43tmx
6t 17t 10t 10t
Tara = 15t
Lotao = 28t
PBTC = 43tmx
Tara = 15,5t
Lotao = 33 t
25,5t 17t 6t
Tara = 15,5t
Lotao = 33 t
25,5t 17t 6t
PBTC mximo= 48,5
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Rodotrem
Bi-trem
Bi-trem
Composio do trfego para dimensionamento de um pavimento
baseada no volume dirio mdio (VDM) de veculos, no ano mdio do perodo deprojeto, adicionando-se uma taxa de crescimento de trfego
Lembrando que VDM o nmero de veculos que circulam em uma estradadurante um ano, dividido pelos dias do ano
Taxa de crescimento: baseada no crescimento histrico do mesmo trecho ou regio emestudo (quando faltam dados, utilizar taxa de 5% ao ano)
6t 17t17t 17t PBTC = 57t
Tara = 23t
Lotao = 34t
mx6t 17t17t 17t PBTC = 57t
Tara = 23t
Lotao = 34t
mx
6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t
Tara = 32t
Lotao = 42t
mx
6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t
Tara = 32t
Lotao = 42t
mx
25,5t 25,5t 17t 6t PBTC = 74t
Tara = 28t
Lotao = 46t
mx
25,5t 25,5t 17t 6t PBTC = 74t
Tara = 28t
Lotao = 46t
mx
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Exemplo: para um perodo de projeto de 10 anos, considerar o trfego do 5 ano, com osacrscimos anuais
Classificao do trfego
Trfego leve: menos de 50 veculos comerciais por dia Trfego mdio: entre 50 e 300 veculos comerciais por dia Trfego pesado: mais de 300 veculos comerciais por dia
Fator de Equivalncia de Operaes
O trfego rodovirio bastante heterogneo, apresentando variaes relativas aos tipos deveculos e cargas transportadas. As variaes das condies do trfego refletem-se emdificuldades no dimensionamento de pavimentos. As dificuldades encontram-se na previsoda evoluo do trfego ao longo do tempo e na avaliao do poder de destruio, de modocomparativo, que exercem as vrias cargas a diferentes nveis de repetio.
Devido s variaes das condies do trfego, efeitos cumulativos das solicitaes detrfego so expressos em termos defatores de equivalncia. Ou seja, os diferentes tipos deeixos so comparados em termos de danos causados aos pavimentos.
A converso do trfego misto em um equivalente de operaes de um eixo consideradopadro efetuada aplicando-se os chamados fatores de equivalncia de cargas. Estes fatorespermitem converter uma aplicao de um eixo solicitado por uma determinada carga emum nmero de aplicaes do eixo-padro que dever produzir um efeito equivalente.
Os trechos experimentais da AASHTO (American Association of State Highway andTransportation Officials) e do USACE (Corpo de Engenheiros do Exrcito Norte-americano) fornecem subsdios para o desenvolvimento de fatores de equivalncia de cargapara converter cargas variadas de trfego em cargas equivalentes padronizadas.
Os fatores de equivalncia da AASHTO baseiam-se na perda de serventia e so diferentesdos obtidos pelo USACE, que avaliaram os efeitos do carregamento na deformaopermanente (afundamento nas trilhas de roda). As expresses para clculo dos fatores deequivalncia de operaes so apresentadas nas Tabelas 2 e 3, de acordo com os estudosrealizados pelo USACE e pela AASHTO, respectivamente.
As curvas de correlao entre cargas por eixo e fatores de equivalncia de operaesutilizadas pelo mtodo de dimensionamento de pavimentos flexveis do antigo DNERbaseiam nas expresses obtidas pelo USACE (Corpo de Engenheiros do Exrcito Norte-americano), apresentadas na Tabela 2.
Os fatores de equivalncia utilizados pelo mtodo do DNER permitem a converso deaplicaes de diferentes solicitaes em um nmero equivalente de aplicaes do eixopadro (8,2 tf). Para cada configurao de eixo real h uma converso para eixo padro.
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Tabela 2 Expresses matemticas para obteno dos fatores de equivalncia deoperaes, para diferentes tipos de eixos (USACE)
Tipos de Eixos Faixas de Cargas
(tf)
Equaes (P em tf)
0 8 0175,44100782,2 PFEO = Eixo simples
8 2542,66108320,1 PFEO = 0 11 4720,34105920,1 PFEO = Eixo tandem duplo
11 4840,56105280,1 PFEO = 0 18 3549,35100359,8 PFEO = Eixo tandem triplo
18 5789,57103229,1 PFEO = P = Peso bruto total sobre o eixo
Tabela 3 Expresses matemticas para obteno dos fatores de equivalncia deoperaes, para diferentes tipos de eixos (AASHTO)
Tipos de eixo Equaes (P em tf)Simples de rodagem simples 32,4
77,7
= PFEO
Simples de rodagem dupla 32,4
17,8
= PFEO
Tandem duplo (rodagem dupla) 14,4
08,15
= PFEO
Tandem triplo (rodagem dupla) 22,4
95,22
= PFEO
P = Peso bruto total sobre o eixo
Determinao do nmero de solicitaes para o perodo de projeto
Clculo do nmero de solicitaes - Mtodo do DNER
o nmero de solicitaes transforma o trfego em um nmero equivalente desolicitaes do eixo padro
informa quantas repeties de carga (eixo simples de roda dupla: 8,2 tf) opavimento ir receber ao longo de sua vida til
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Fatores de Equivalncia de Operaes:
Fator de Equivalncia de Operaes
O nmero de solicitaes expresso por:
Onde:N = nmero de solicitaes do eixo padro
VDMm= volume dirio mdio de trfego, no ano mdio do perodo de projeto, em
veculos/diap = perodo de projeto, em anos
FC = fator de carga
FE = fator de eixo
FR = fator climtico regional
Clculo do Trfego (VDM)
Determinao do nmero de solicitaes para o perodo de projeto
O nmero de solicitaes expresso por:
Onde:N = nmero equivalente de solicitaes do eixo padroVDMm = volume dirio mdio de trfego, no ano mdio do perodo de projeto, em
veculos/diap = perodo de projeto, em anosFC = fator de cargaFE = fator de eixoFR = fator climtico regional
FRFEFCpVDMN m365=
FRFEFCpVDMN m365=
FEO
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Clculo do Trfego (VDM)
Crescimento linear
OndeVDMf= volume dirio mdio de trfego no ltimo ano do perodo de projeto
(veculos/dia)VDM0= volume dirio mdio de trfego no incio do primeiro ano do perodo de
projeto (veculos/dia)p = perodo de projeto, em anos et = taxa anual de crescimento do trfego
volume dirio mdio detrfego, no ano mdio doperodo de projeto(veculos/dia)
Observao: O trfego considerado para efeito de projeto o da faixa mais solicitada; Porcentagens de veculos comerciais (em relao ao trfego comercial nos dois
sentidos) na faixa de trnsito tomada para o projeto: na falta de dados mais precisos,so fornecidas as seguintes indicaes:
Tabela 4 - Estimativa de percentual de veculos na faixa de projetoNmero de faixas de trfego
(dois sentidos)% de veculos comerciais na
faixa de projeto
2 50
4 35 a 48
6 ou mais 25 a 48
O clculo do nmero de operaes do eixo padro (N), para o perodo de projeto, deve serfeito multiplicando-se Vt pelos fatores de eixo (FE), de carga (FC) e pelo fator climticoregional (FR).
O FE um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos, fornece o nmero de eixoscorrespondente.
O FC um nmero que multiplicado pelo nmero de eixos que operam, fornece o nmerode eixos equivalentes ao eixo padro.FV = FE FC
]).1(1[.0 tpVDMVDMf
2
])1(2[0 tpVDMVDMm
=
20VDMVDM
VDMf
m
+=
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FV o fator de veculo, isto , um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos queoperam fornece diretamente o nmero de eixos equivalentes ao eixo padro.
Clculo do Fator de Eixo (FE)
O fator de eixo transforma o trfego de veculos em nmero de passagens de eixosequivalentes
FE = fator de eixop2 = porcentagem de veculos de dois eixosp3 = porcentagem de veculos de trs eixos epn = porcentagem de veculos de n eixos
Clculo do Fator de Carga (FC)
Baseia-se no fator de equivalncia de operaes, que relaciona o efeito da passagem dequalquer tipo de veculo com o efeito da passagem do veculo padro
Por exemplo: se o fator de equivalncia de operaes = 7, entende-se que se trata de um
veculo cuja passagem representa o mesmo efeito que 7 passagens doveculo padro
Para cada eixo h um fator de equivalncia de carga em relao ao eixo padro de 8,2 t
Multiplicando-se o fator de equivalncia de operaes pela correspondente porcentagem deveculos, obtm-se a equivalncia de operaes
Soma da equivalncia de operaes = Fator de carga
Clculo do Fator Climtico Regional (FR)Utilizado para considerar as variaes de umidade s quais os materiais constituintes dopavimento esto sujeitos durante as estaes do ano, e que influem diretamente nacapacidade de suporte dos mesmos.Fatores climticos regionais sugeridos no Brasil, em funo da altura mdia anual de chuvaem mm:
Quando no existem dados pluviomtricos, podem-se adotar valores mdios para cadaregio.
npppFE n+++= K32 32
Altura mdia anual de
chuva
(mm)
Fator Climtico
Regional
(FR)
At 800 0,7De 800 a 1500 1,4Mais de 1500 1,8