introdução a pavimentação
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TT 051 PAVIMENTAO
INTRODUO PAVIMENTAOProf. Mrio Henrique Furtado Andrade
TT 051- PAVIMENTAO
INTRODUO PAVIMENTAO
1
ESCOPO 1. Terminologia e Conceitos Bsicos 2. Breve Histrico da Pavimentao 3. Situao Atual no Brasil
TERMINOLOGIA E CONCEITOS BSICOS
(A) Definies
(B) Tipos de Pavimentos(C) Camadas Constituintes (D) Classificao dos pavimentos (E) Distribuio de Esforos
PavimentoEstrutura de mltiplas camadas construda
sobre a terraplenagem edestinada, tcnica e economicamente, aCamada de Terraplenagem
resistir aos esforosoriundos do trfego e a melhorar as condies deAplicao de Revestimento Processo de Aplicao
rolamento.
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DEFINIES E CONCEITOS BSICOSPAVIMENTO COMO ESTRUTURA
Caracterstica Principal: "COMPLEXIDADE Nmero de variveis (materiais, carga, fundao, clima, NA) Circunstncias variveis
Sensibilidade intemperizao e degradao da superfcie
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COMPARAO ENTRE ESTRUTURASESTRUTURA1. rea do Terreno 2. Investimento / m 3. Coef. Segurana (quanto ao cisalhamento) 4. Cond. Ambientais (NA e CLIMA)
PRDIOPequena Alto Alto
BARRAGEMGrande (concentrado) Alto Relativa / baixos
PAVIMENTOMuito grande (10 x 0,5 x L) Baixo (Invest. total muito alto) Baixos e Indefinidos (Trat. empricos / estatsticos) Preponderante (solo saturado ou hot)
Irrelevante
NA Relevante Clima irrelevantes
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COMPARAO ENTRE ESTRUTURASESTRUTURA5. Vida til
PRDIO
BARRAGEM
PAVIMENTO
Longa (+100 Longa e Indefinida Curta (10 a 20 anos) anos) (tempo de recorrncia) Pormenorizados Sond. P e Picareta (at 1,5m. abaixo do Greide) exceo p/ solos moles Dinmicas, variveis e Estimadas (efeito Destrutivo varivel)
6. Estudo Sondagem a Geotcnico de Percusso Fundaes (In Situ) 7. Cargas Estticas e bem definidas
Estticas e bem definidas
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Tipos de PavimentosPode-se classificar os pavimentos em 3 tiposRgidos: placas de concreto de cimento Portland
Semi-rgidos: revestido de camada asfltica e com base estabilizada quimicamente (cal, cimento)
Flexveis: revestido de camada asfltica e com base de brita ou solo
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Tipos de PavimentosMais recentemente h uma tendncia de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concretocimento) e pavimentos asflticos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento.
PAVIMENTO FLEXVEL OU ASFLTICO
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Classificao pelo Tipo de RevestimentoPAVIMENTO FLEXVEL OU ASFLTICO
Obra do Aeroporto e detalhe de compactao
Obra da Pista Experimental na Av. Washington SoaresPavimento Flexvel
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Pavimento Flexvel ou AsflticoNos pavimentos asflticos, esto em geral presentes camadas de base, de sub-base e de reforo do subleito
Revestimento asfltico Base Sub-base Reforo do subleito Subleito
Estrutura-tipo de pavimento asfltico
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Camadas ConstituintesRegularizao do subleito Camada irregular sobre o subleito. Corrige falhas da camada final de terraplenagem ou de um leito antigo de estrada de terra.
Reforo do Subleito Quando existente, trata-se de uma camada de espessura constante sobre o subleito regularizado. Tipicamente um solo argiloso de qualidades superiores a do subleito.
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Camadas Constituintes
Sub-baseEntre o subleito (ou camada de reforo deste) e a camada de base. Material deve ter boa capacidade de suporte. Previne o bombeamento do solo do subleito para a camada de base.
BaseAbaixo do revestimento, fornecendo suporte estrutural. Sua rigidez alivia as tenses no revestimento e distribui as tenses nas camadas inferiores.
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Base e Sub-baseNos pavimentos asflticos, a camada de base de grande importncia estrutural. As bases podem apresentar uma das seguintes diversas constituies: Granular Sem Aditivo Solo; Solo-brita; Brita graduada.
Coesiva Com ligante ativo Solo-cimento; rolado. Solo-cal; Concreto
Com aditivo Solo melhorado com cimento; Solo melhorado com cal.
Com ligante asfltico Solo-asfalto; Macadame Mistura asfltica. asfltico;
Base Granular: No tem coeso, no resiste trao, dilui as tenses de compresso, principalmente devido a sua espessura.
Base Coesiva: Dilui as tenses de compresso tambm devido a sua rigidez, provocando uma tenso de trao em sua face inferior.
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Base e Sub-base
Brita graduada
Macadame
Solo-Cal
Solo-CimentoINTRODUO PAVIMENTAO / 15
RevestimentoFlexvel Revestimentos constitudos por associao de agregados e materiais betuminosos. Esta associao pode ser feita de 2 maneiras: penetrao ou mistura.
Penetrao Invertida Simples (capa selante), duplo ou triplo.
Direta Macadame betuminoso.Seqncia do servio de tratamento superficial16 INTRODUO PAVIMENTAO / 16
RevestimentoMistura O agregado pr-envolvido com o material betuminoso, antes da compresso.
Pr-misturado a frio Ligantes: emulso asfltica. Agregados: vrios tamanhos, frios.
Exemplo: Execuo de pr-misturado a frio
Areia-asfalto a frio Agregado mido + emulso.
Pr-misturado a quente Ligante: cimento asfltico. Agregados: vrios tamanhos, aquecidos.
Areia-asfalto a quente Espessura no deve ser > 5cm. Agregados midos aquecidos + cimento asfltico
Concreto asfltico (CA ou CBUQ) e Misturas Asflticas Especiais SMA, BBTM, CPA, Gap-graded agregado mineral graduado, material de enchimento e cimento asfltico, aquecidos.17 INTRODUO PAVIMENTAO / 17
Execuo de C.B.U.Q.
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Classificao pelo tipo de revestimentoRGIDO CONCRETO-CIMENTO
SUB-BASE (SB) - Pouca contribuio Estrutural - Controle de bombeamento / expanso / contrao CCP - Concreto de Cimento Portland BASE (B) e REVEST. (R)
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Classificao pelo tipo de revestimentoRGIDO CONCRETO-CIMENTOO concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto): Paraleleppedos rejuntados
Pavimento de concreto-cimento
Nota: Pavimento de blocos pr-moldados de cimento comporta-se como flexvel
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Pavimento Rgido - ConcretoTEXTURIZAO / MOLDAGEM / ACABAMENTO
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Pavimento Rgido - ConcretoJUNTAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS
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Classificao pelo tipo de revestimentoPAVIMENTO RGIDO X FLEXVEL
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Pavimento Composto
RA + CCP + SBEQ ou SBG+ (REF) RGIDO CCP + RA + BG + SBG + (REF)
FLEXVEL CCP + RA + BG ou BEQ+ SBEQ ou SBG + (REF)
SEMI - RGIDO
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Pavimento Rodovirio x AerovirioCaracterstica CARGA / RODA (kgf) PRESSO PNEUS (kgf/cm) ESTRADAS 5.000 7,0 AEROPORTOS 50.000 28,0
N. REPETIESAPLICAO DAS CARGAS
106 a 1090,5 - 10m da borda
104 a 5 x 10410m centrais
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Distribuio de Esforos / aplicaoPAVIMENTO RGIDO X FLEXVEL
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Distribuio de Esforos / aplicaoPAVIMENTO FLEXVEL1 - A carga se distribu em parcelas proporcionais rigidez das camadas 2 - Todas as camadas sofrem deformaes elsticas significativas 3 - As deformaes at um limite no levam ao rompimento 4 - Qualidade do SL importante pois submetido a altas tenses e absorve maiores deflexesINTRODUO PAVIMENTAO / 27
Distribuio de Esforos / aplicaoPAVIMENTO RGIDO1 - Placa absorve maior parte das tenses 2 - Distribuio das cargas faz-se sobre uma rea relativamente maior
3 - Pouco deformvel e mais resistente trao4 - Qualidade de SL pouco interfere no comportamento estrutural
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Defeitos mais comuns
Fadiga
Trilha de roda
Deformao permanente
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Pavimento do Ponto de Vista EstruturalA solicitao de trfego e as caractersticas das camadas do pavimento so de grande importncia estrutural. Limitar as tenses e deformaes na estrutura do pavimento, por meio da combinao de materiais e espessuras das camadas constituintes, o objetivo do Projeto Estrutural (Dimensionamento)INTRODUO PAVIMENTAO / 30
BREVE HISTRICO DA PAVIMENTAO(A) Antigidade
(B) Ps-renascena
(C) Era Moderna
(D) Situao Atual no Brasil
Breve Histrico da Pavimentao
Percorrer a histria da pavimentao nos remete prpria histria da humanidade, passando pelo povoamento dos continentes, conquistas territoriais, intercmbio comercial, cultural e religioso, urbanizao e desenvolvimento.
As tcnicas de pavimentao evoluram e sempre evoluiro com os meios de transporte terrestre
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Breve Histrico da PavimentaoANTIGIDADE
Os veculos com rodas de madeira necessitavam de superfcies revestidas
Civilizaes: Mesopotmia Egito Babilnia China ndia Incas, Maias e Astecas
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Breve Histrico da Pavimentao
EGITO Uma das mais antigas estradas pavimentadas implantadas no se destinou a veculos com rodas, mas a pesados trens destinados ao transporte de cargas elevadas. Para construo das pirmides (2600-2400 aC), vias com lajes justapostos em base com boa capacidade de suporte. Atrito era amenizado com umedecimento constante (gua, azeite, musgo molhado)INTRODUO PAVIMENTAO / 34
Breve Histrico da Pavimentao
SIA Estrada de Semramis (600a.C.) entre as cidades da Babilnia e Ecbatana; cruzava o Rio Tigre; transformouse hoje em estrada asfaltada. Estrada Real (500a.C.) na sia Menor ligando Inia (feso) do Imprio Grego ao centro do Imprio Persa, Susa; concluda em 323 a.C (400 anos para concluir); 2840 km de extenso; 93 dias de percurso (30 km por dia). poca de Alexandre, o Grande (anos 300a.C.), havia a estrada de Susa at Perspolis, passando por um posto de pedgio, as Portas Persas, possibilitando o trfego de veculos com rodas desde o nvel do mar at 1.800m de altitude
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Breve Histrico da Pavimentao
Velhos caminhos da China (200a.C.) e ndia Destaque: Estrada da Seda, uma das rotas de comrcio mais antigas e historicamente importantes devido a sua grande influncia nas culturas da China, ndia, sia e tambm do Ocidente. A Estrada da Seda no existia apenas com o propsito do comrcio da seda, mas de diversos outros bens como ouro, marfim, animais e plantas exticas. A mercadoria mais significativa carregada nesta rota no era a seda, mas a religio, o budismo.
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Breve Histrico da Pavimentao
Apogeu da Estrada da Seda foi na dinastia Tang (anos 600d.C.) e, aps um perodo de declnio, voltou a se tornar importante com o surgimento do Imprio Mongol sob a liderana de Gngis Khan (anos 1200d.C.), por ser o caminho de comunicao entre as diversas partes do Imprio. Um dos visitantes mais conhecidos e melhor documentado na histria da estrada foi Marco Plo, negociante veneziano, que iniciou suas viagens com apenas 17 anos em 1271 (Bohong, 1989).
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BREVE RELATO HISTRICOANTIGIDADE
Os veculos com rodas de ao necessitavam de estruturas mais resistentes
Civilizaes: Grcia Imprio Romano
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Breve Histrico da Pavimentao
O sistema virio romano j existia anteriormente instalao do Imprio, embora o mesmo tenha experimentado grande desenvolvimento a partir de ento. Portanto, h mais de 2000 anos os romanos j possuam uma boa malha viria, contando ainda com um sistema de planejamento e manuteno. A mais extensa das estradas contnuas corria da Muralha de Antonino, na Esccia, Jerusalm, cobrindo aproximadamente 5.000km (Hagen, 1955).
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Breve Histrico da PavimentaoROMANOS Viae publicae; Viae militare; Actus (vias locais); Privatae
Pavimento (espessura 1m-1,5m) Fundao: pedras grandes Camada Intermediria: areia, pedregulho, argila Camada de Superfcie: pedras nas bordas, pedregulhos, limalha de ferro (espessura 5cm-7,5cm, podendo chegar a 60cm)Via pia Prximo a Roma, Itlia Pompia, ItliaTempo e trfego tiraram o material ligante
Grande declividade: > 6% Vias no tinham um traado suave como hoje INTRODUO PAVIMENTAO / 40
Lyon, Frana
VIA PIA - ROMA
Summun dorsun
Nucleus
Statumen
Rudus
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Breve Histrico da PavimentaoIDADE MDIA
A partir da queda do Imprio Romano (476d.C.), e durante os sculos seguintes, as novas naes europias fundadas perderam de vista a construo e a conservao das estradas.A Frana foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do transporte no comrcio, dando importncia velocidade de viagem. Carlos Magno, no final dos anos 700 e incio dos anos 800, modernizou a Frana e tambm no que diz respeito ao progresso do comrcio por meio de boas estradas.
Sculos X a XII de pouco cuidado com os Caminhos Reais da Frana; este descuido uma das causas da decadncia da Europa civilizada. Mudana significativa no reinado de Felipe Augusto (1180-1223), a partir do qual a Frana passa a ter novamente a preocupao de construir novas estradas e conserv-las.INTRODUO PAVIMENTAO / 42
Breve Histrico da Pavimentao
AMRICA
Imprio Inca (1400s), Peru (Equador, Argentina, Bolvia, Chile) O alemo Alexander Von Humboldt, combinao de cientista e viajante que durante os anos de 1799 e 1804 realizou expedies cientficas por vrias partes da Amrica do Sul, qualifica as estradas dos incas como os mais teis e estupendos trabalhos realizados pelo homem Sistema virio avanado (pedestres e animais de carga); 30 a 40.000km; definiram a rede peruana de estradas. A estrada do sol: Trechos de 1m at 16m de largura, presena de armazns e refgios espaados ao longo da estrada, pontes, tneis, contenes, drenos, etc Imprio Maia (300s AC), Mxico ligando centros, povoados e portos do mar; sacbeob estradas brancas
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Breve Histrico da PavimentaoPS-RENASCENA
Os ingleses, observando a forma como eram calados os caminhos da Frana, conseguiram construir as vias mais cmodas, durveis e velozes da Europa, o que foi importante para o progresso da indstria e comrcio do pas. J poca havia uma grande preocupao com diversos aspectos hoje sabidamente importantes de considerar para uma boa pavimentao: drenagem e abaulamento; eroso; distncia de transporte; compactao; sobrecarga; marcao. Nomes importantes: Tresaguet (Frana); Telford (Esccia) e McAdam (Inglaterra)
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Breve Histrico da PavimentaoPS-RENASCENA
MacAdam (1756 - 1836) e Telford (1754 - 1834) Importncia da compactao Estruturas mais leves Bases bem drenadas (Drenagem) Manuteno contnua (Manuteno) Estabilizao granulomtrica Revestimentos mais confortveis - cascalhos, paraleleppedos
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Breve Histrico da Pavimentao- TELFORD
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Breve Histrico da Pavimentao- MACADAM
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Breve Histrico da Pavimentao- MACADAM
Ncleo do Pavimento de Macadam
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Histrico Brasileiro
1560 Caminho do Mar ligao So Vicente Piratininga recuperada em 1661 como Estrada do Mar em 1790 vira Calada de Lorena 1792 Estrada Santos - So Paulo: lajes de pedra 1726 Caminho do Ouro Minas ao Rio Resqucios em Parati e vrias outras cidades. Tambm chamada Estrada Real (Estrada Velha de Parati e Nova que vai para o Rio de Janeiro) 1865 Estrada de rodagem Unio e Indstria (144km) ligando Petrpolis a Juiz de Fora (foto) primeira estrada a usar macadame como base/revestimento no Brasil At aqui era usual o calamento de ruas com pedras importadas de Portugal
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Caminho do Mar no Sculo 20
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Caminho do Ouro Minas Parati
(1726)
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Resqucios do Caminho do Ouro (1726), Parati (2003)
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Estrada Real
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Unio IndstriaConstruda por Mariano Procpio por concesso de D. PedroII aes na bolsa
Rio de Janeiro Juiz de Fora
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Unio IndstriaRio de Janeiro Juiz de Fora Construo 1856 -1861 144km
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Breve Histrico da PavimentaoERA MODERNA
Sculo XIX (1 Metade): Ferrovias Sculo XIX (2 Metade): Goodyear (pneus), Dumlop (vulcanizao), Daimler (motor) 1890 - Penhard / Lassar - automvel de benzina Sculo XX: (Evoluo Tecnolgica do automvel) 1905: Asfalto 1909: Placas CCP 1920: HRB 1940: USACE 1950: WASHO 1960: AASHO Manuais 66/72/86/93/2000 1982: PICR (HDM) 1993: SHRPINTRODUO PAVIMENTAO / 56
Histrico Brasileiro
1906 Calamento asfltico em grande escala na cidade do Rio de Janeiro CAN (Trinidad)- Prefeito Rodrigues Alves 1913 Rodovia Santos - So Paulo 1922 Estrada Rio - Petrpolis Pavimento de concreto Malha ferroviria brasileira: 3.000km 1937 Criao do DNER 1942 Contato com engenheiros norte-americanos que construram pistas de aeroportos e estradas de acesso durante a 2 Guerra Mundial (Belm, Fortaleza, Natal, Recife, Macei e Salvador) - CBRINTRODUO PAVIMENTAO / 57
Histrico Brasileiro
1942 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das menores extenses da Amrica Latina 1945 Rodovia Rio - Bahia 1950 Pavimentao da Rio - So Paulo (Dutra): Sem estudo geotcnico, com espessuras constantes de 35cm (20cm de base de macadame hidrulico e 15cm de um revestimento de macadame betuminoso por penetrao dosado pela regra a quantidade de ligante a que o agregado pede.
Melhoria das estradas vicinais
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Histrico Brasileiro
1959 Criao da Associao Brasileira de Pavimentao (ABPv)1960 Fim do Governo de Juscelino Kubischekcriao de Braslia Estradas radiais e Plano Nacional de Viao Malha ferroviria totalizava 38.000km 1964 Alguns projetos de pavimentao do Governo militar: Transamaznica Ponte Rio - Niteri
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Histrico Brasileiro
1986 95.000km de rodovias pavimentadas:45.000km federais e 50.000km estaduais e municipais
1988 140.000km de rodovias pavimentadas (maior extenso da Amrica Latina) Malha ferroviria: 30.000km 1996 Incio do programa de concesses2002 165.000km de rodovias pavimentadas55.000km federais
1.600.000km de rodovias no pavimentadas (federais,estaduais e municipais)
Malha ferroviria: 29.000kmINTRODUO PAVIMENTAO / 60
Histrico Brasileiro
2005
190.000km de rodovias pavimentadas 55.000km federais 1.700.000km de rodovias no pavimentadas (federais, estaduais e municipais) Malha ferroviria: 25.000km Produo de Asfalto: 1.300.000t/ano SITUAO ATUAL (2010)
Condio precria em grande parte da malha federal, muitos acidentes geotcnicos, quedas de pontes, taludes, etc Alguns estados tem ampliado sua malha e introduzido novas tcnicas de pavimentaoINTRODUO PAVIMENTAO / 61
SITUAO ATUAL NO BRASILPESQUISA CNT DE RODOVIAS / 2010 Rede implantada no auge da construo (dcadas de 60 e 70) est se deteriorando intensamente.Condio atual de maior parte da rede de regular a ruim com tendncia a deteriorao acelerada A reabilitao da rede exige recursos trs a cinco vezes superior do que custaria a conservao no momento oportuno.
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SITUAO ATUAL NO BRASILaPESQUISA CNT DE RODOVIAS 2010
Fonte: DNIT 2000INTRODUO PAVIMENTAO / 63
SITUAO ATUAL NO BRASILaPESQUISA CNT DE RODOVIAS 2010 Boletim Estatstico Boletim Novo Principais Dados Boletim Econmico Relatrio Gerencial 11- Anlise Scio econmica das rodovias
Fonte: DNIT 2000INTRODUO PAVIMENTAO / 64