pavimentação - ufjf

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N N O O T T A A S S D D E E A A U U L L A A D D A A D D I I S S C C I I P P L L I I N N A A P P A A V V I I M M E E N N T T A A Ç Ç Ã Ã O O TRN 032 Versão: 06.2 AUTOR: Prof. GERALDO LUCIANO DE OLIVEIRA MARQUES FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CAMPUS UNIVERSITÁRIO – CEP 36036-330 CP 422 – JUIZ DE FORA – MG e-mail: [email protected]

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NNOOTTAASS DDEE AAUULLAA DDAA DDIISSCCIIPPLLIINNAA PPAAVVIIMMEENNTTAAOO T TR RN N 0 03 32 2 V Ve er rs s o o: : 0 06 6. .2 2 AUTOR: Prof. GERALDO LUCIANO DE OLIVEIRA MARQUES FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CAMPUS UNIVERSITRIO CEP 36036-330 CP 422 JUIZ DE FORA MG e-mail: [email protected] Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques SUMRIO Captulo 1 - O PAVIMENTO RODOVIRIO 1.1 - Funes do pavimento 1.2 - Aspectos funcionais do pavimento 1.3 - Classificao dos pavimentos 1.3.1- Pavimentos flexveis: 1.3.2 - Pavimentos rgidos: 1.3.3 - Pavimentos semi-rgidos (semi-flexveis): 1.4 - Nomenclatura da seo transversal 1.4.1 - Sub-leito: 1.4.2 - Leito: 1.4.3 - Regularizao do sub-leito (nivelamento): 1.4.4 - Reforo do sub-leito: 1.4.5 - Sub-base: 1.4.6 - Base: 1.4.7 - Revestimento: 1.4.8 - Acostamento: Captulo 2 - PROJETO DE PAVIMENTAO 2.1 - Estudos geotcnicos 2.1.1- Reconhecimento do subleito 2.1.2 - Estudo das ocorrncias de materiais para pavimentao 2.2 Dimensionamento do Pavimento 2.2.1 As cargas rodovirias 2.2.2 Dimensionamento de pavimentos flexveis (mtodo do DNIT) 1 1 2 3 3 4 4 6 6 6 6 6 6 7 7 7 8 9 9 18 26 26 41 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques Captulo 3 - BASES E SUB-BASES FLEXVEIS 3.1 - Terminologia das bases 3.2 - Construo das camadas do pavimento 3.2.1 Operaes preliminares 3.2.2 - Operao de construo de sub-bases e bases Captulo 4 - ESTABILIZAO DOS SOLOS PARA FINS DE PAVIMENTAO 4.1 - Conceito de estabilizao para rodovias e aeroportos 4.2 - Objetivo 4.3 - Importncia 4.4 - Estudos e anlises 4.5 - Mtodos de estabilizao 4.6 - Estabilizao solo-cimento 4.6.1 - Tipos de misturas de solos tratados com cimento 4.6.2 - Mecanismos de reao da mistura solo-cimento 4.6.3 - Fatores que influenciam na estabilizao solo-cimento 4.6.4 - A dosagem do solo-cimento 4.6.5 - A nova norma de dosagem solo-cimento (NBR 12253) 4.6.6 - Execuo na pista (Seno, 1972) 4.6.7 - Operaes bsicas para solo-cimento in-situ 4.7 - Estabilizao solo-cal: 4.7.1 - A mistura solo-cal 4.7.2 - Mecanismos de reao da mistura solo-cal 4.7.3 - Fatores que influenciam no processo de estabilizao dos solos com cal 4.7.4 - Tipos de estabilizao com cal 4.8 - Estabilizao solo-betume 4.8.1 - Tipos de misturas 4.8.2 - Principais funes do betume 4.8.3 - Teor de betume 4.8.4 - Mtodos de dosagem 4.9 Estabilizao granulomtrica 4.9.1 - Mtodos de misturas 4.9.2 - Mtodo analtico 4.9.3 - Mtodo das tentativas 50 50 57 57 57 64 64 64 64 64 65 66 66 67 68 69 71 76 78 81 82 82 83 83 83 83 84 84 84 84 85 85 86 88 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques Captulo 5 - AGREGADOS PARA PAVIMENTAO 5.1 - Produo de agregados 5.2 - Operao na pedreira 5.3 - Amostragem de agregados 5.4 - Propriedades qumicas e mineralgicas dos agregados 5.4.1 - Propriedades qumicas de agregados 5.4.2 - Propriedades mineralgicas 5.5 - Propriedades fsicas dos agregados 5.5.1 - Tenacidade, resistncia abrasiva e dureza 5.5.2 - Durabilidade e sanidade 5.5.3 - Forma da partcula e textura superficial 5.5.4 - Limpeza e materiais deletrios 5.5.5 - Afinidade ao asfalto 5.5.6 - Porosidade e absoro 5.5.7 - Caractersticas expansivas 5.5.8 - Polimento e caractersticas de atrito 5.5.9 - Densidade especfica / massa especfica 5.5.10 - Anlise granulomtrica Captulo 6 - MATERIAIS ASFLTICOS 6.1 - Definies 6.2 - Classificao quanto aplicao 6.3 Classificao quanto origem 6.4 Asfaltos para Pavimentao 6.4.1 - Cimento Asfltico do Petrleo (CAP) 6.4.2 - Asfaltos Diludos 6.4.3 - Emulses Asflticas 6.4.4 - Asfaltos Modificados (Asfaltos Polmeros) 6.5 - Asfaltos Industriais 6.6 - Principais funes do asfalto na pavimentao 6.7 Servios de imprimao / pintura de ligao 6.7.1 - Imprimao 6.7.2 - Pintura de ligao 90 91 92 93 94 95 96 100 102 104 105 106 108 109 109 109 110 114 122 122 123 123 123 123 129 131 132 132 133 133 133 136 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques Captulo 7 - ENSAIOS EM MATERIAIS ASFLTICOS 7.1 - Ensaios em Cimentos Asflticos do Petrleo (CAP) 7.1.1 - Determinao de gua 7.1.2 - Determinao do teor de betume em CAP 7.1.3 - Determinao da Consistncia de materiais asflticos 7.1.4 - Determinao da Ductilidade de materiais asflticos 7.1.5 - Ensaio da mancha (ensaio Oliensis ou Spot Test) 7.1.6 - Determinao do Ponto de Fulgor 7.2 - Ensaios em Asfaltos Diludos e Emulses 7.2.1 - Determinao da destilao de asfaltos diludos 7.2.2 - Ensaio de Flutuao Captulo 8 - REVESTIMENTOS 8.1 - Principais funes 8.2 - Terminologia dos revestimentos 8.2.1 - Concreto de cimento 8.2.2 - Macadame cimentado 8.2.3 - Paraleleppedos rejuntados com cimento 8.2.4 - Em solo estabilizado 8.2.5 - Revestimento de alvenaria polidrica / paraleleppedos 8.2.6 - Blocos de concreto pr-moldados e articulados 8.2.7 - Macadame betuminoso 8.2.8 - Tratamentos superficiais 8.2.9 - Concreto asfltico (CBUQ) 8.2.10 - Pr-misturado quente (PMQ) 8.2.11 - Areia asfalto quente 8.2.12 - Camada porosa de atrito (CPA) 8.2.13 - Stone matrix asphalt (SMA) 8.2.14 - Pr-misturado a frio 8.2.15 - Areia asfalto a frio 8.2.16 - Lama asfltica 8.2.17 - Misturas graduadas 8.2.18 - Areia asfalto no leito 8.3 - Revestimentos flexveis por penetrao 8.3.1 - Tratamento superficial simples 8.3.2 - Tratamento superficial duplo 8.3.3 - Tratamento superficial triplo 137 137 138 138 138 143 144 145 145 146 146 147 147 149 149 149 149 149 149 149 150 150 150 150 150 151 151 151 151 152 152 152 152 152 157 158 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques 8.3.4 - Macadame betuminoso por penetrao direta. 8.4 - Revestimentos flexveis por mistura 8.4.1 - Concreto Asfltico (Concreto Betuminoso Usinado a Quente-CBUQ) 8.4.2 - Pr-Misturado a Quente (PMQ) 8.4.3 - Argamassas asflticas 8.4.4 - Pr-Misturado a Frio (PMF) 8.4.5 - Areia-asfalto a frio 8.4.6 - Lama-asfltica (no revestimento) 8.4.7 - Misturas graduadas 8.4.8 - Areia-asfalto no leito 8.5 - Revestimentos flexveis em solo estabilizado (revestimento primrio) 8.6 - Revestimentos de alvenaria polidrica / paraleleppedos Captulo 9 - CONCRETO ASFLTICO 9.1 - Equipamentos utilizados 9.2 - Distribuio e compresso da mistura 9.3 - Controles 9.4 - Propriedades bsicas 9.5 - Constituio da mistura 9.6- Parmetros de interesse 9.7 - Dosagem do concreto asfltico 9.8 - O Ensaio Marshall para misturas asflticas 9.9 - Controle do teor timo de ligante e granulometria Captulo 10 - A DEFORMABILIDADE EM MISTURAS ASFLTICAS 10.1 Introduo 10.2 - O comportamento dinmico de misturas asflticas 10.3 - O Ensaio de trao diametral indireta 10.4 - O Conceito de Mdulo de Resilincia de Misturas Asflticas 10.5 - O Conceito de Mdulo de Resilincia de Solos 10.6 - O equipamento para determinao do Mdulo de Resilincia de Misturas Asflticas 10.7 - O equipamento para determinao do MR de Solos 10.8 - Referncias Bibliogrficas 158 160 161 161 161 162 162 165 165 165 166 166 166 169 170 172 173 174 174 175 176 183 184 186 186 187 188 190 193 194 199 203 1 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques Captulo 1 O PAVIMENTO RODOVIRIO Em obras de engenharia civil como construes de rodovias, aeroportos, ruas, etc, a superestrutura constituda por um sistema de camadas de espessuras finitas, assente sobre o terreno de fundao, considerado como semi-espao infinito e designado como sub-leito (SENO, 1997). Segundo SANTANA (1993), Pavimento uma estrutura construda sobre a superfcie obtida pelos servios de terraplanagem com a funo principal de fornecer ao usurio segurana e conforto, que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto , com a mxima qualidade e o mnimo custo. Para SOUZA (1980), Pavimento uma estrutura construda aps a terraplanagem por meio de camadas de vrios materiais de diferentes caractersticas de resistncia e deformabilidade. Esta estrutura assim constituda apresenta um elevado grau de complexidade no que se refere ao clculo das tenses e deformaes. 1.1 - Funes do pavimento Segundo a NBR-7207/82 da ABNT tem-se a seguinte definio: "O pavimento uma estrutura construda aps terraplenagem e destinada, econmica e simultaneamente, em seu conjunto, a: a) Resistir e distribuir ao subleito os esforos verticais produzidos pelo trfego; b) Melhorar as condies de rolamento quanto comodidade e segurana; c) Resistir aos esforos horizontais que nela atuam, tornando mais durvel a superfcie de rolamento." 2 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques 1.2 - Aspectos funcionais do pavimento Quando o pavimento solicitado por uma carga de veculo Q, que se desloca com uma velocidade V, recebe uma tenso vertical o (de compresso) e uma tenso horizontal o (de cisalhamento), conforme figura 01 (SANTANA, 1993). A variadas camadas componentes da estrutura do pavimento tambm tero a funo de diluir a tenso vertical aplicada na superfcie, de tal forma que o sub-leito receba uma parcela bem menor desta tenso superficial (p1). A tenso horizontal aplicada na superfcie exige que esta tenha uma coeso mnima. Figura 01 - Cargas no Pavimento (SANTANA, 1993) 3 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques 1.3 - Classificao dos pavimentos Essencialmente pode-se classificar a estrutura de um pavimento em: 1.3.1- Pavimentos flexveis: So aqueles constitudos por camadas que no trabalham trao. Normalmente so constitudos de revestimento betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares. A capacidade de suporte funo das caractersticas de distribuio de cargas por um sistema de camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se mais prximas da carga aplicada. Um exemplo de uma seo tpica pode ser visto na figura 02, a seguir. No dimensionamento tradicional so consideradas as caractersticas geotcnicas dos materiais a serem usados, e a definio da espessura das vrias camadas depende do valor da CBR e do mnimo de solicitao de um eixo padro(8,2 ton.). Figura 02 - Seo Transversal Tpica de Pavimento Flexvel 4 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques 1.3.2 - Pavimentos rgidos: So constitudos por camadas que trabalham essencialmente trao. Seu dimensionamento baseado nas propriedades resistentes de placas de concreto de cimento Portland, as quais so apoiadas em uma camada de transio, a sub-base. A determinao da espessura conseguida a partir da resistncia trao do concreto e so feitas consideraes em relao fadiga, coeficiente de reao do sub-leito e cargas aplicadas. So pouco deformveis com uma vida til maior. O dimensionamento do pavimento flexvel comandado pela resistncia do sub-leito e do pavimento rgido pela resistncia do prprio pavimento. Seo caracterstica pode ser visto na figura 03. Figura 03 - Seo Transversal Tpica de Pavimento Rgido 1.3.3 - Pavimentos semi-rgidos (semi-flexveis): Situao intermediria entre os pavimentos rgidos e flexveis. o caso das misturas solo-cimento, solo-cal, solo-betume dentre outras, que apresentam razovel resistncia trao. Para (MEDINA, 1997), consideram-se tradicionalmente duas categorias de pavimentos: - Pavimento flexvel: constitudo por um revestimento betuminoso sobre uma base granular ou de solo estabilizado granulometricamente. - Pavimento rgido: construdo por placas de concreto (raramente armado) assentes sobre o solo de fundao ou Sub-base intermediria. 5 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques Quando se tem uma base cimentada sob o revestimento betuminoso, o pavimento dito semi-rgido. O pavimento reforado de concreto asfltico sobre placa de concreto considerado como pavimento composto. Segundo MEDINA (1997), perde-se o sentido a definio das camadas quanto s suas funes especficas e distintas umas das outras, medida que se passou a analisar o pavimento como um sistema de camadas e a calcular as tenses e deformaes. A partir da comeou-se a considerar a absoro dos esforos de trao pelas camadas de rigidez como o concreto asfltico. Ainda, segundo MEDINA (1997), A mecnica dos pavimentos uma disciplina da engenharia civil que estuda os pavimentos como sistemas em camadas e sujeitos a cargas dos veculos. Faz-se o clculo de tenses, deformaes e deslocamentos, conhecidos os parmetros de deformabilidade, geralmente com a utilizao de programas de computao. Verifica-se o nmero de aplicaes de carga que leva o revestimento asfltico ou a camada cimentada ruptura por fadiga (figura 04) Figura 04 Tenses no pavimento (MEDINA, 1997) 6 Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques 1.4 - Nomenclatura da seo transversal A nomenclatura descrita a seguir refere-se s camadas a aos componentes principais que aparecem numa seo tpica de pavimentos flexveis e rgidos. 1.4.1 - Sub-leito: o terreno de fundao onde ser apoiado todo o pavimento. Deve ser considerado e estudado at as profundidades em que atuam significativamente as cargas impostas pelo trfego (de 60 a 1,50 m de profundidade). Se o CBR do sub-leito for