pavimento rigido

Universidade Federal do Rio de Janeiro

ETAPAS DE UMA OBRA DE PAVIMENTAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO PARA UMA VIA NA ILHA DO FUNDÃO

Anna Carolina Rossi

2017

ETAPAS DE UMA OBRA DE PAVIMENTAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO PARA UMA VIA NA ILHA DO FUNDÃO

Anna Carolina Rossi

Trabalho de Graduação apresentado ao Curso

de

Engenharia

Civil

da

Escola

Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro,

como

necessários

à

parte obtenção

dos do

requisitos título

de

Engenheiro.

Orientador: Sandra Oda

Rio de Janeiro Fevereiro de 2017

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ETAPAS DE UMA OBRA DE PAVIMENTAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO PARA UMA VIA NA ILHA DO FUNDÃO

Anna Carolina Rossi

TRABALHO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

________________________________________________ Prof. Sandra Oda – DET/UFRJ

________________________________________________ Prof. Giovani Manso Ávila – DET/UFRJ

________________________________________________ Eng. Leonardo Santana Cavalcanti – Secretaria de Obras - PCRJ

Rio de Janeiro, RJ – Brasil Fevereiro de 2017 ii

Rossi, Anna Carolina Etapas de uma obra de pavimentação e dimensionamento para uma via na Ilha do Fundão/ Anna Carolina Rossi. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.

IX, 65 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Sandra Oda Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica / Curso de Engenharia Civil, 2017.

Referências Bibliográficas: p. 60.

1. Pavimentação 2. Contagem de tráfego 3. 4. Método do DNER. I. Oda, Sandra II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Etapas de uma obra de pavimentação e aplicação no campus da UFRJ na Ilha do Fundão.

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AGRADECIMENTOS Agradeço primeiro a minha família que sempre me apoia em todos os projetos da minha vida e me dá sempre toda a estrutura necessária para eu alcançar minhas conquistas e objetivos.

Agradeço ao homem mais importante da minha vida, meu pai Humberto, que sempre me mostrou que com honestidade e garra sempre é possível atingir todos os objetivos de nossas vidas.

A minha melhor e eterna amiga, minha mãe Maria Angelina, que sempre me apoia e suporta nas decisões e está sempre disposta a fazer tudo para que eu possa realizar meus sonhos, além de entender meus momentos de stress durante os anos de faculdade e realização desse trabalho.

Meus irmãos Guilherme e Fellipe, que são como pais para mim, e que serviram como exemplo de sucesso na minha vida.

Aos meus amigos da faculdade que fizeram que essa etapa da minha vida se tornasse ainda mais inesquecível.

Ao meu namorado Miguel, que sempre me apoiou em todas as minhas necessidades e estresse durante a faculdade.

A minha melhor amiga Bianca que sempre está comigo em todas as minhas conquistas e me conforta nos momentos ruins.

A minha orientadora Sandra Oda que sempre está disposta a ajudar, mesmo que tenha outros alunos para orientar sempre arrumou espaço para me auxiliar nesse projeto, além de ser uma excelente professora que me fez ter gosto por pavimentação e decidir escrever esse projeto. Um exemplo de professora que se tornou amiga e aturou alguns momentos de falta de esperança que esse projeto pudesse sair em tão pouco tempo.

E a Deus, em quem depositei todas as esperanças e me deu força para seguir firme durante todos os anos de faculdade.

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Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Etapas de uma Obra de Pavimentação e Dimensionamento de Pavimento para uma Via na Ilha do Fundão Anna Carolina Rossi

Fevereiro/2017 Orientador: Sandra Oda Curso: Engenharia Civil

Diariamente os cidadãos precisam deixar seus lares para irem ao trabalho e na maioria dos casos utilizam as vias da cidade para tal. A rapidez e segurança dessas viagens estão ligadas diretamente a qualidade do pavimento das ruas, avenidas e estradas. Muitas pessoas dirigem quilômetros até o trabalho e a boa condição das vias se faz cada vez mais importante. Uma boa pavimentação requer uma adequada estrutura, porém para que essa estrutura seja realizada da maneira correta algumas etapas no projeto são necessárias.

O foco principal desse trabalho é definir tais etapas explicando a sua importância para o projeto final e bom funcionamento do pavimento. Ao fim do trabalho um exemplo de um projeto de pavimentação de uma via localizada no campus da UFRJ na Ilha do Fundão será apresentado para ilustrar tais etapas onde foi dimensionada a estrutura do pavimento pelo Método do DNER e realizando uma estimativa do orçamento da obra.

Palavras-chaves: Pavimentação, Contagem de Tráfego, Método do DNER, Ilha do Fundão, UFRJ, Orçamento.

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Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer.

Stages of a Pavement Work and Scaling of Pavement for a Road located at Ilha do Fundão

Anna Carolina Rossi February/2017

Advisor: Sandra Oda Course: Civil Engineer

Citizens need to leave their home to go to work every day, and most of them use the roads of the city. The fastest and safest trips depend directly on the quality of the pavement of the roads. A lot of people drive miles to get at work and a good condition of the roads are increasily important. A good pavement requires an adequate structure, however some steps in the project of this structure are needed to make this good one. The focus of this paper is to define these steps to explain its importance to the project and the good performance of the pavement. In the end of this work, an example of a pavement project of a road located in UFRJ campus at Ilha do Fundão is shown to illustrate the steps and scaling the structure of the pavement using DNER method and estimating the cost of the work.

Key-words: Pavement, traffic counting, DNER method, Ilha do Fundão, Budget.

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SUMÁRIO 1.

INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 11 1.1. JUSTIFICATIVA ......................................................................................................... 11 1.2. OBJETIVOS ............................................................................................................. 11 1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO ...................................................................................... 12

2.

PAVIMENTAÇÃO ......................................................................................................... 13 2.1. DEFINIÇÃO, CONCEITOS E TIPOS DE PAVIMENTOS ..................................................... 13 2.1.1. Pavimento flexível .......................................................................................... 14 2.1.2. Pavimento Rígido ........................................................................................... 15 2.1.3. Pavimento Semirrígido ................................................................................... 16 2.2. MATERIAIS .............................................................................................................. 16 2.3. CAMADAS ............................................................................................................... 20 2.3.1. Regularização do subleito............................................................................... 21 2.3.2. Reforço do subleito ......................................................................................... 22 2.3.3. Sub-base ........................................................................................................ 23 2.3.4. Base ............................................................................................................... 23 2.3.5. Revestimento.................................................................................................. 24 2.4. SERVIÇOS ............................................................................................................... 24 2.4.1. Pintura de ligação ........................................................................................... 24 2.4.2. Imprimação ..................................................................................................... 25 2.4.3. Fresagem ....................................................................................................... 25 2.5. DOSAGEM ............................................................................................................... 25 2.5.1. Misturas de materiais...................................................................................... 26 2.5.1.1. Método das tentativas ................................................................................. 26 2.5.1.2. Método de Ruthfucs .................................................................................... 26 2.5.1.3. Método de Bailey ........................................................................................ 27 2.5.2. Mistura Asfáltica ............................................................................................. 28 2.5.2.1. Procedimento Marshall ............................................................................... 28 2.5.2.2. Procedimento Superpave ............................................................................ 29 2.6. DIMENSIONAMENTO ................................................................................................. 29 2.6.1. Determinação do ISC ..................................................................................... 29 2.6.2. Determinação do número N ............................................................................ 30 2.6.3. Coeficiente de equivalência (k) ....................................................................... 32

3.

PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO ................................................................................. 36 3.1. ETAPAS DE PROJETO DE PAVIMENTO ........................................................................ 36 3.1.1. Estudo Preliminar ........................................................................................... 36 3.1.1.1. Manutenção do pavimento .......................................................................... 37 3.1.1.2. Reconstrução do Pavimento ....................................................................... 37 3.1.1.3. Construção do pavimento ........................................................................... 37 3.1.2. Projeto Básico ................................................................................................ 37 3.1.2.1. Estudo do local - Levantamento do terreno ................................................. 38 3.1.2.2. Estudo do pavimento existente ................................................................... 38 3.1.2.3. Tráfego ....................................................................................................... 38 a) Contagem manual .......................................................................................... 39 b) Contagem eletrônica....................................................................................... 39 7

3.1.2.4. Caracterização do material do subleito ....................................................... 39 3.1.2.4.1. Sondagem do subleito............................................................................ 39 3.1.2.4.2. Ensaio de Compactação do Solo ........................................................... 40 3.1.2.4.3. Ensaio de Índice de Suporte Califórnia .................................................. 40 3.1.2.4.4. Ensaio de Caracterização do Solo ......................................................... 41 3.1.2.4.5. Classificação HRB ................................................................................. 42 3.1.3. Projeto Executivo ............................................................................................ 43 3.1.3.1. Elaboração de Projeto ................................................................................. 44 3.1.3.2. Normas Gerais Aplicáveis ........................................................................... 44 3.1.3.3. Conteúdo Técnico ....................................................................................... 44 3.1.3.3.1. Desenho ................................................................................................ 44 3.1.3.3.2. Memorial Descritivo ................................................................................ 45 3.1.3.3.3. Orçamento - Planilha de Custos e Serviços ........................................... 45 a) Serviços preliminares ......................................................................................... 45 b) Fresagem ........................................................................................................... 46 c) Pavimentação .................................................................................................... 46 d) Transporte.......................................................................................................... 46 e) Limpeza ............................................................................................................. 46 f) Composição de Custo Unitário de Serviço ......................................................... 46 4.

ESTUDO DE CASO ..................................................................................................... 47 4.1. LOCALIZAÇÃO.......................................................................................................... 47 4.2. CARACTERÍSTICAS ................................................................................................... 48 4.2.1. Análise do pavimento existente ...................................................................... 48 4.2.2. Dimensionamento ........................................................................................... 50 4.2.3. Orçamento e planilha de custo ....................................................................... 50 4.2.4. Número N ....................................................................................................... 51 4.3. EXEMPLO DE UM PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO .......................................................... 54

5.

CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ................ 61

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 62

8

LISTA DE FIGURAS: Figura 1- Estrutura de um pavimento flexível ....................................................................... 15 Figura 2 - Estrutura de pavimento rígido .............................................................................. 15 Figura 3 - Estrutura de pavimento semirrígido ..................................................................... 16 Figura 4 - Brita graduada simples ........................................................................................ 17 Figura 5 - Macadame hidráulico ........................................................................................... 17 Figura 6 - Macadame seco .................................................................................................. 18 Figura 7 - Solo agregado ..................................................................................................... 18 Figura 8 – Rachão ............................................................................................................... 19 Figura 9 - Exemplo do gráfico do método de Ruthfucs......................................................... 27 Figura 10 - Volumes preenchidos com agregados. .............................................................. 28 Figura 11 - Fator de equivalência de operações, FEO - Eixo simples .................................. 31 Figura 12 - Fator de equivalência de operações, FEO - Tandem duplo ............................... 32 Figura 13 - Fator de equivalência de operações, FEO - Tandem triplo ................................ 32 Figura 14 - Gráfico de dimensionamento do método do DNER (adaptado) .......................... 34 Figura 15 - Gráfico de dimensionamento do método do DNER (adaptado).......................... 35 Figura 16 - Classificação HRB ............................................................................................. 43 Figura 17 - Ilha do Fundão ................................................................................................... 47 Figura 18 - Foto das Condições do Local a ser Pavimentado .............................................. 49 Figura 19 -Foto das Condições do Local a ser Pavimentado ............................................... 49 Figura 20 - Foto das Condições do Local a ser pavimentado............................................... 49 Figura 21 - Via a ser pavimentada ....................................................................................... 50 Figura 22 – Gráfico utilizado para o dimensionamento ........................................................ 53 Figura 23 - Estrutura do pavimento calculado ...................................................................... 54 Figura 24 - Gráfico utilizado para o dimensionamento ......................................................... 58 Figura 25 - Estrutura do Pavimento Calculado ..................................................................... 59

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LISTA DE TABELAS: Tabela 1 - Coeficientes Estruturais ...................................................................................... 33 Tabela 2 - Relação entre o número N e as espessuras mínimas de revestimento ............... 34

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1. INTRODUÇÃO A pavimentação é de importância muito significativa para a população, em um mundo globalizado é impossível não necessitar de vias pavimentadas para se locomover. Obviamente que em alguns locais nem sempre há uma pavimentação adequada, ou nem mesmo qualquer pavimentação, mas é importante que se entenda que um projeto de um pavimento bem estruturado e bem executado pode trazer benefícios não só para motoristas e sim para a população como um todo.

Muitos acidentes acontecem devido a uma má pavimentação, muitas vezes os motoristas não têm como escapar das falhas das vias por elas estarem espalhadas pelo trajeto todo, mas isso não é uma questão impossível de se solucionar. Antes da execução de qualquer obra é necessário o seu planejamento para que o projeto seja realizado de forma adequada para o local. Mas além do projeto para construir o pavimento, após o uso a manutenção do pavimento é necessária para que se possa evitar uma grande obra para reconstruir o pavimento prematuramente.

Os custos de uma obra de pavimentação podem ser bastante elevados, porém se forem feitos corretamente respeitando os parâmetros do projeto e etapas da construção haverá uma economia com futuros danos devido a má qualidade das vias, tanto para os usuários como para o governo.

1.1. Justificativa A justificativa deste TCC é indicar, de uma maneira sucinta, as etapas do projeto de uma pavimentação mostrando sua importância para o bom desempenho do pavimento, e, além disso, apresentar um estudo de caso que irá ilustrar as etapas de dimensionamento da estrutura de um pavimento na Ilha do Fundão da UFRJ.

1.2. Objetivos O trabalho tem como objetivo principal apresentar todas as etapas que devem conter um projeto de pavimentação, tomando como estudo de caso um trecho de pavimento da Cidade Universitária da UFRJ no campus da Ilha do Fundão.

11

1.3. Estrutura do Trabalho No capítulo 2 é feita uma revisão bibliográfica, onde são apresentados os principais conceitos de pavimentação: definição de pavimento, os tipos de pavimentos que existem e que podem ser utilizados para o estudo de caso, além de definir e explicar um pouco sobre as camadas que compõem na estrutura de um pavimento. São apresentados também os materiais que podem ser utilizados nas obras de pavimentação, os tipos de serviços na obra, os métodos de dosagem de materiais e misturas asfálticas, assim como o método de dimensionamento que será utilizado no estudo de caso.

No capítulo 3 são apresentadas as etapas da obra, iniciando por um projeto básico, seguido de um projeto executivo e finalizando com o orçamento tomado como base para o estudo de caso.

Finalmente no capitulo 4 será apresentado o estudo de caso que irá consistir em um estudo do pavimento e contagem de trafego que irão ser utilizados para definir e dimensionar o pavimento para o local. Após toda a parte de projeto básico será apresentado o orçamento da obra, sendo tomado como base alguns fatores que serão definidos a seguir.

Por último serão apresentadas as referências bibliográficas que foram utilizadas para a execução do trabalho e que serviram como material de pesquisa.

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2. PAVIMENTAÇÃO Pavimentar uma via de circulação de veículos é obra civil que enseja, antes de tudo, a melhoria operacional para o tráfego, na medida em que é criada uma superfície mais regular (garantia de melhor conforto no deslocamento do veiculo), uma superfície mais aderente (garantia de mais segurança em condições de pista úmida de molhada), uma superfície menos ruidosa diante da ação dinâmica dos pneumáticos (garantia de melhor conforto ambiental em vias urbanas rurais), seja qual for a medida física adotada (BALBO, 2007).

“Sem estradas adequadas não apenas continuaremos a ser uma região fora do espectro das nações desenvolvidas, como também continuaremos a ser um País que não oferece acesso adequado de bens para sua população. Não nos ufanemos, portanto, de nossa infraestrutura rodoviária, ainda bastante arcaica, que demonstra baixa tecnologia a serviço, reflexo de nosso atraso como sociedade moderna” (BALBO, 2007).

2.1. Definição, Conceitos e Tipos de Pavimentos Pavimento é toda a estrutura existente nas ruas onde as pessoas se locomovem, seja de carro, ônibus, caminhão, bicicleta ou a pé. Em todos os locais de locomoção de pessoas e veículos haverá esforço vertical realizado pelo peso dos mesmos denominados de solicitação, em alguns locais mais e outros locais quase desprezíveis, e essa solicitação será repassada para o pavimento que por sua vez deverá resistir e redistribuir esses esforços para a sua estrutura independente de sua intensidade. Além do esforço vertical, o pavimento deverá resistir aos esforços horizontais existentes no pavimento. Para isso, um estudo do solo e das solicitações deverá ser realizado para que o projeto e a obra de pavimentação resista a todas essas solicitações e tenha uma maior durabilidade, afetando diretamente a sociedade, que além de ter um maior conforto na sua locomoção também ficará sujeita a menos acidentes de transito devido a má qualidade das vias e seus pavimentos.

Mais a seguir, serão apresentados alguns testes, ensaios e estudos necessários para um projeto de pavimentação que visam definir a necessidade de uma determinada área.

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Além de ensaios também serão apresentados os tipos de pavimentos existentes.

Segundo definição do DNIT, em seu Manual de Pavimentação de 2006, pavimento de uma rodovia é a superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito – a infraestrutura ou terreno de fundação, a qual é designada de subleito.

A diferença essencial entre os tipos de pavimentos é basicamente como eles irão distribuir a carga recebida pelo volume do trafego para o subleito daquela estrutura.

2.1.1. Pavimento flexível O pavimento flexível pode ser definido como uma estrutura em camadas composta por uma fina camada de revestimento asfáltico, que, em função do tráfego e do terreno natural, denominado de subleito, pode ainda conter as camadas de base, sub-base e reforço do subleito.

É a pavimentação realizada essencialmente com material asfáltico na camada de revestimento, e por isso, pode ter sua resistência muito variável, visto que dependendo da espessura dessa camada a resistência pode aumentar ou diminuir.

Segundo Balbo (2007), é o pavimento no qual a absorção de esforços dá-se de forma dividida entre várias camadas, encontrando-se as tensões verticais em camadas inferiores, concentradas em região próxima da área de aplicação da carga.

Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT, pavimento flexível é aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas.

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Figura 1- Estrutura de um pavimento flexível Fonte: http://www.sptsondagens.com.br/servicos?servico=dimensionamento

2.1.2. Pavimento Rígido É o revestimento realizado com cimento Portland e por ser bastante resistente, pode apresentar ou não uma camada de sub-base entre o revestimento e o subleito, pois vai depender da qualidade do material do subleito.

Segundo Balbo (2007), é o pavimento no qual uma camada, absorvendo grande parcela de esforços horizontais solicitantes, acaba por gerar pressões verticais aliviadas e bem distribuídas sobre as camadas inferiores.

Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT do ano de 2006, pavimento rígido é aquele em que o revestimento tem elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado.

Figura 2 - Estrutura de pavimento rígido Fonte: http://www.sptsondagens.com.br/servicos?servico=dimensionamento 15

2.1.3. Pavimento Semirrígido Ainda temos o pavimento semirrígido que é um tipo de revestimento intermediário, entre o flexível e o rígido.

Segundo Balbo (2007), é composto por um revestimento asfáltico com base ou subbase em material tratado com cimento de elevada rigidez, excluídos quaisquer tipos de concreto.

Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT do ano de 2006, pavimento semirrígido caracteriza-se por uma base cimentada por algum aglutinante com propriedades cimentícias.

Figura 3 - Estrutura de pavimento semirrígido Fonte: http://www.ecivilnet.com/dicionario/o-que-e-pavimento-semi-rigido.html

2.2. Materiais Os materiais utilizados na pavimentação podem variar conforme o tipo de pavimento ou tipo de camadas necessárias em cada obra.

Os materiais utilizados para a base, sub-base e reforço do subleito são classificados segundo sua natureza e comportamento. Existem muitos tipos de materiais utilizados nesse tipo de obra, a seguir serão apresentados os mais comuns, que serão adotados no estudo de caso desse projeto.  Brita Graduada Simples: é um material bem graduado com diâmetro nominal máximo de 38mm, porém é mais usual com diâmetros nominais menores, mais possui poucos finos passantes na peneira #200. Geralmente apresenta índice de 16

suporte Califórnia (CBR) maior que 60% e expansão nula ou muito baixa. A distribuição

do

material

deverá

ser

realizada

preferencialmente

com

vibroacabadora e ser compactada logo após o espalhamento do material na pista (ODA, 2016).

Figura 4 - Brita graduada simples Fonte: http://www.fontelimpa.com/produto-detalhe/brita-graduada-simples-bgs  Macadame Hidráulico: é composto por agregado graúdo, agregado miúdo e água.

Foi um material muito utilizado antigamente, antes do aparecimento da BGS, ainda é utilizado em locais que não apresentam usinas de BGS. Primeiramente o agregado graúdo é distribuído na pista, devendo ser compactado. Após a realização dessa etapa, deverá ser adicionado o agregado miúdo que irá se localizar nos vazios existentes entre os agregados graúdos. Por fim, para preencher qualquer outro vazio são adicionados os agregados finos e a água que irão se alojar nos vazios e formar uma estrutura firme da camada (ODA, 2016).

Figura 5 - Macadame hidráulico Fonte: http://ptdocz.com/doc/1227322/sub-base--base--revestimento-econstru%C3%A7%C3%A3o-de-pavimentos 17

 Macadame Seco: é similar ao macadame hidráulico, porém a diferença é que nesse caso não há presença de água para realizar o preenchimento dos vazios na camada. (ODA, 2016)

Figura 6 - Macadame seco Fonte: ODA, 2016.  Solo Agregado: composto por agregados, solo e água. Esses materiais podem ser misturados em usinas e são aplicados diretamente no solo e compactados posteriormente por rolo liso ou pé de carneiro (ODA, 2016).

Figura 7 - Solo agregado Fonte: ODA, 2016.  Rachão: o rachão é um material mais bruto e utilizado em camadas onde há a necessidade de aumentar a resistência, basicamente são pedregulhos de grandes dimensões que são aplicados no solo sem que sejam compactados. Normalmente utilizado para reforço do subleito ou sub-base.

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Figura 8 – Rachão Fonte: http://www.arealbozza.com.br/produto/18/rachao

Os materiais para a camada de revestimento variam de acordo com o tipo de pavimento: flexível, rígido ou semirrígido. E para isso pode-se utilizar os seguintes materiais:  Asfalto: bastante utilizado em pavimentação, pode ser apresentado em 3 tipos: cimentos asfálticos, asfaltos diluídos e emulsões asfálticas.  Cimento Asfáltico (CAP): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015) o cimento asfáltico é o asfalto obtido especialmente para apresentar características adequadas para o uso na construção de pavimentos, podendo ser resultado de destilação de petróleo em refinarias ou do asfalto natural encontrado em jazidas.  Asfalto diluído (AD): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015) o asfalto diluído ou cut-backs são diluições de cimentos asfálticos em solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada, quando há necessidade de eliminar o aquecimento do CAP ou utilizar um aquecimento moderado.  Emulsões asfálticas (EAP): segundo a definição de (PINTO E PINTO, 2015) emulsão asfáltica de petróleo é uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em uma fase aquosa (direta) ou, então, de uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa), com a ajuda de um agente emulsificante. É obtida 19

pela combinação de água com asfalto aquecido, em um meio intensamente agitado e na presença dos emulsificantes, cujo objetivo é oferecer certa estabilidade ao conjunto, favorecer a dispersão e revestir os glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os em suspensão.  Cimento: em pavimentos rígidos será utilizado o cimento Portland como base para a produção dos elementos da camada de revestimento. Segundo a NORMA DNIT 059/2004 – ES, o cimento Portland poderá ser de qualquer tipo, desde que satisfaça as exigências especificas da DNER-EM036, para o cimento a ser empregado.

A seguir serão apresentadas as camadas da estrutura do pavimento.

2.3. Camadas A estrutura do pavimento é composta de algumas camadas que serão construídas após a terraplenagem do local, acima do subleito e vão variar conforme a solicitação do trafego no local. Toda a estrutura do pavimento está acima do subleito que funciona como a fundação do sistema que irá receber os esforços absorvidos pelo pavimento. Acima desse subleito basicamente a estrutura do pavimento é constituído de uma regularização do subleito, um reforço de subleito, caso haja necessidade, uma sub-base acima desse reforço de subleito, seguido de uma base e por fim um revestimento.

Quanto ao subleito, os esforços impostos sobre sua superfície serão aliviados em sua profundidade (normalmente se dispersam no primeiro metro). Deve-se, portanto, ter maior preocupação com seus estratos superiores, onde os esforços solicitantes atuam com maior magnitude. O subleito será constituído de material natural consolidado e compactado, por exemplo, nos cortes do corpo estradal, ou por um material transportado e compactado, no caso dos aterros. Eventualmente, será também aterro sobre corte de características medíocres de subleito (BALBO, 2007).

A camada de melhoria e preparo do subleito deve apresentar as seguintes características, segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006: 20



capacidade de suporte medida pelo Índice de Suporte Califórnia (ISC) superior ou igual à 2%;



expansão máxima de 2%;



grau de compactação mínimo de 100% do Proctor Normal. Para solos finos lateríticos ou para solos granulares pode ser utilizada a energia de 100% do Proctor Intermediário

No caso de aproveitamento do subleito de estradas já implantadas, cascalhadas, o solo na profundidade de 0,20 m abaixo do greide preparado para receber o pavimento deve ser escarificado, umedecido e compactado na energia indicada anteriormente. No caso de ocorrência de solos com ISC inferior a 2%, deve-se efetuar substituição destes solos na espessura a ser definida de acordo com os critérios adotados nos estudos geotécnicos. Para subleito com solos de expansão superior a 2%, deve ser determinada, experimentalmente, a sobrecarga necessária para o solo apresentar expansão menor que 2%. O peso próprio do pavimento projetado deve transmitir para o subleito pressão igual ou maior do que a determinada pelo ensaio. Caso o peso próprio da estrutura não seja suficiente para proporcionar pressão maior ou igual à determinada no ensaio de sobrecarga, devese efetuar a substituição de solos em espessura definida nos estudos geotécnicos realizados.

2.3.1. Regularização do subleito A regularização não constitui propriamente uma camada de pavimento, sendo, a rigor, uma operação que pode ser reduzida em corte do leito implantado ou em sobreposição a este, de camada com espessura variável (Manual de Pavimentação – DNIT, 2006).

A regularização deve dar à superfície as características geométricas — inclinação transversal — do pavimento acabado. Nos trechos em tangente, duas rampas opostas de 2% de inclinação — 3 a 4%, em regiões de alta precipitação pluviométrica — e, nas curvas, uma rampa com inclinação da superelevação (SENÇO, 2007).

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2.3.2. Reforço do subleito Não é sempre necessário, e vai depender do solo do subleito e do esforço solicitado do pavimento.

É uma camada de espessura constante, construída, se necessário, acima da regularização, com características tecnológicas superiores às da regularização e inferiores às da camada imediatamente superior, ou seja, a sub-base. Devido ao nome de reforço do subleito, essa camada é, às vezes, associada à fundação. No entanto, essa associação é meramente formal, pois o reforço do subleito é parte constituinte especificamente do pavimento e tem funções de complemento da subbase que, por sua vez, tem funções de complemento da base. Assim, o reforço do subleito também resiste e distribui esforços verticais, não tendo as características de absorver definitivamente esses esforços, o que é característica específica do subleito (SENÇO, 2007).

O emprego de camada de reforço de subleito não é obrigatório, pois espessuras maiores de camadas superiores poderiam, em tese, aliviar as pressões sobre um subleito medíocre. Contudo, procura-se utilizá-lo em tais circunstancias por razões econômicas, pois subleito de resistência baixa exigiriam, para alguns tipos de pavimentos (especialmente aos flexíveis), do ponto de vista de projeto, camadas mais espessas de base e sub-base. Logicamente, o reforço de subleito por sua vez resistirá a solicitações de maior ordem de grandeza, respondendo parcialmente pelas funções do subleito e exigindo menores espessuras de base e sub-base sobre si, sendo em geral menos custoso o emprego de solos de reforço, em vez de maiores espessuras de camadas granulares ou cimentadas quaisquer que sejam (BALBO, 2007).

Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, os solos apropriados para camada de reforço do subleito são os de ISC superior ao do subleito e expansão máxima de 1%.

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2.3.3. Sub-base É a camada complementar à base, quando, por circunstâncias técnicas e econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do subleito. Segundo a regra geral — com exceção dos pavimentos de estrutura invertida - o material constituinte da sub-base deverá ter características tecnológicas superiores às do material de reforço; por sua vez, o material da base deverá ser de melhor qualidade que o material da sub-base (BALBO, 2007).

Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006: Os solos, misturas de solos, solos estabilizados quimicamente, materiais pétreos ou misturas de solos quando empregados na camada de sub-base do pavimento devem apresentar as seguintes propriedades geotécnicas: - capacidade de suporte, ISC, superior ou igual a 30%; - expansão máxima de 1%.

2.3.4. Base É a camada mais importante da estrutura do pavimente, pois fica localizada logo abaixo do revestimento do pavimento, seja rígido, semirrígido ou flexível, pois será responsável pelo suporte estrutural do pavimento tendo que dissipar as cargas para as próximas camadas, reduzindo sua intensidade. Caso a qualidade da base não seja boa será muito provável que aconteça algum dano a esse pavimento.

É a camada destinada a resistir aos esforços verticais oriundos dotráfego e distribuílos. Na verdade, o pavimento pode ser considerado composto de base e revestimento, sendo que a base poderá ou não ser complementada pela sub-base e pelo reforço do subleito (SENÇO, 2007).

Segundo a INTRUÇÃO DE PROJETO, do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, os materiais ou misturas de materiais, quando empregados na camada de base do pavimento, devem apresentar as seguintes propriedades 23

geotécnicas: - capacidade de suporte, ISC, superior ou igual a 80%; - expansão máxima de 1%

2.3.5. Revestimento O revestimento do pavimento é a ultima camada existente na estrutura. Ela irá receber diretamente a ação do tráfego e será diretamente ligada a qualidade do subleito. Dependendo da resistência do subleito, a espessura será mais espessa ou não. Logicamente, o revestimento deverá ser de boa qualidade para além de resistir aos esforços solicitantes do tráfego, também proporcionar um bom rolamento da pista, fornecendo maior conforto ao usuário. O revestimento é a camada que apresenta o material com o maior custo da estrutura, então deverá ter sua espessura respeitada para que não haja a redução da resistência daquele pavimento.

Vale ressaltar que a espessura da camada de revestimento, independentemente do tipo de pavimento, vai estar diretamente ligada a qualidade do subleito, visto que quanto melhor a qualidade do subleito, menor a necessidade de grandes espessuras para o revestimento e as outras camadas da estrutura do pavimento.

É a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego e destinada a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de conforto e segurança, além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura (SENÇO, 2007).

2.4. Serviços 2.4.1. Pintura de ligação Segundo definição do DNIT na norma 145/2012 - ES, pintura de ligação consiste na aplicação de ligante asfáltico do tipo RR-1C sobre superfície de base ou revestimento asfáltico anteriormente à execução de uma camada asfáltica, objetivando promover condições de aderência entre esta e o revestimento a ser executado.

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Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo da pintura de ligação, inclusive os equipamentos necessários.

2.4.2. Imprimação Segundo definição do DNIT na norma 144/2014 – ES, imprimação consiste na aplicação de asfalto diluído do tipo CM-30 ou emulsão asfáltica do tipo EAI sobre superfície da base concluída, antes da execução do revestimento asfáltico, objetivando conferir coesão superficial, impermeabilização e permitir condições de aderência entre esta e o revestimento a ser executado.

Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo de imprimação, inclusive os equipamentos necessários.

2.4.3. Fresagem Não é necessária em todas as obras de pavimentação, somente quando há um pavimento pré-existente e se faz necessário fresar a pista para construção de uma nova camada ou de um pavimento novo.

Segundo definição do DNIT na norma 159/2011-ES, é a operação em que é realizado o corte ou desbaste de uma ou mais camada(s) do pavimento asfáltico, por processo mecânico a frio.

Na norma citada anteriormente também são descritas as diretrizes para a realização do processo de fresagem a frio, inclusive os equipamentos necessários.

2.5. Dosagem Na dosagem de uma mistura asfáltica, o conhecimento dos materiais, através da sua caracterização e avaliação, é fundamental para que se possa determinar a combinação de materiais (agregado e material asfáltico) e obter uma mistura que garanta um bom desempenho do pavimento. Muitos insucessos ocorrem em função

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de uma dosagem inadequada, em decorrência da falta de conhecimento das características dos materiais e das propriedades das misturas.

A dosagem irá determinar a proporção de cada material que será colocado nas camadas, de modo que resulte em uma estrutura de pavimento com boa resistência e bom desempenho. As dosagens, tanto de mistura asfáltica, quanto o de materiais, possuem métodos específicos que serão apresentados a seguir.

2.5.1. Misturas de materiais Para misturas de materiais (agregados e solos) são adotados outros métodos de dosagem, mas que também vão indicar a proporção de cada material na mistura de agregados. Nesse caso serão apresentados três procedimentos utilizado para determinação da dosagem.

2.5.1.1. Método das tentativas O método mais comum é o “método das tentativas”. Esse método consiste em determinar por meio de tentativa as proporções (a quantidade) de cada material de forma que a combinação dos materiais atenda aos limites da especificação selecionada, de acordo com a seguinte equação: P = PA.a + PB.b + PC.c + ... onde: P = % total de materiais que passam em uma dada peneira da combinação de agregados A, B, C, ...

PA, PB, PC, ... = % de material que passa em uma dada peneira de agregados A, B, C, ... a, b, c, ... = proporções de agregados A, B, C, ..., usados na combinação, de forma que o total seja 100%.

2.5.1.2. Método de Ruthfucs Dentre os métodos gráficos, o mais usado é o de Ruthfucs, por sua eficiência e praticidade. O método Ruthfucs tem como objetivo determinar graficamente as

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proporções que devem ser adicionadas de cada material para a obtenção de uma mistura granulométrica que se enquadre na faixa especificada.

A Figura 7 mostra um exemplo de dosagem de agregados pelo método Ruthfucs.

Figura 9 - Exemplo do gráfico do método de Ruthfucs.

Fonte: ODA, 2016

2.5.1.3. Método de Bailey O Método Bailey é uma forma de dosagem (seleção granulométrica) que auxilia na escolha da composição dos agregados com o objetivo de obter uma mistura com esqueleto mineral que apresente um maior intertravamento dos agregados graúdos e com isso impedir possíveis fadigas e desgastes do revestimento. Pode ser usado com qualquer metodologia de dosagem (SUPERPAVE ou MARSHALL). O método está diretamente ligado às características de compactação da mistura, com os vazios no agregado mineral (VAM) e com o volume de vazios da mistura compactada (Vv ou Va, vazios com ar) (CUNHA, 2004).

Para analisar o intertravamento dos agregados é necessário obter as massas específicas, solta e compactada de cada agregado, através de ensaios constantes na AASHTO T 19-09 (Figura 10). Com a distribuição granulométrica dos agregados e as massas específicas, solta e compactada, avalia-se a granulometria escolhida 27

encaixando-a num esqueleto “ideal”, assegurando, dessa forma, a resistência à deformação permanente pelo intertravamento dos agregados graúdos e a durabilidade pelo teor de ligante adequado devido à obtenção de uma adequada distribuição de vazios (ODA, 2016).

Figura 10 - Volumes preenchidos com agregados.

Fonte: ODA, 2016

2.5.2. Mistura Asfáltica Para estimar o desempenho são preparadas amostras de mistura asfáltica em laboratório. Essas amostras, denominadas de corpos de prova, CPs, podem ser cilíndricas, trapezoidais, ou retangulares. A moldagem dos CPs pode ser realizada através da compactação por impacto, amassamento, vibração ou rolagem. Para as misturas asfálticas serão apresentador dois procedimentos para a dosagem.

2.5.2.1. Procedimento Marshall O procedimento Marshall foi desenvolvido por BRUCE MARSHALL em 1930 e tem como principal objetivo determinar o teor ótimo de asfalto. Para esse procedimento a compactação é realizada por impacto. Apesar de ter sido bastante utilizado, alguns pesquisadores consideram que esse método está um pouco ultrapassado, porém no Brasil é bastante utilizado por apresentar um menor custo do equipamento para execução.

As diretrizes e o procedimento para obtenção de resultados do ensaio Marshall estão contidos na norma DNER-ME 043/95.

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2.5.2.2. Procedimento Superpave Durante a década de 1980, várias rodovias norte-americanas de tráfego pesado passaram a evidenciar deformações permanentes prematuras, que foram atribuídas ao excesso de ligante nas misturas. Muitos engenheiros acreditavam que a compactação por impacto das misturas durante a dosagem produzia corpos de prova (CP) com densidades que não condiziam com as do pavimento em campo.

Esse assunto foi abordado no estudo realizado nos Estados Unidos sobre materiais asfálticos, denominado Strategic Highway Research Program (SHRP), que resultou em um novo procedimento de compactação por amassamento, denominado Superpave. (pavimentação asfáltica). A dosagem pelo procedimento Superpave deve seguir a norma AASHTO M-323.

2.6. Dimensionamento O dimensionamento de um pavimento consiste basicamente na determinação das espessuras das camadas da estrutura desse pavimento, visando atender o número N. Para esse dimensionamento será essencial o ensaio do Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR).

Atualmente no Brasil, o método mais empregado é o que foi desenvolvido pelo Engenheiro Murilo Lopes de Souza, na década de 70, conhecido como Método do CBR ou Método do DNER.

O método do DNER utiliza ábacos que relacionam valores de tráfego com dados dos materiais do subleito para cada tipo de pavimento.

2.6.1. Determinação do ISC O Índice de Suporte Califórnia é o fator mais importante para o cálculo de qualquer pavimento. A norma que define as diretrizes para o ensaio para a determinação do CBR é a NORMA DNIT 172/2016 – ME.

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2.6.2. Determinação do nĂşmero N O pavimento ĂŠ dimensionado em função do nĂşmero equivalente (N) de operaçþes de um eixo tomado como padrĂŁo, durante o perĂ­odo de projeto (p) escolhido. • prazo de duração do pavimento; • tipo de veĂ­culos que vĂŁo transitar pela via; • cargas por eixo de cada tipo de veĂ­culo; •quantidade de veĂ­culos que deverĂĄ transitar pela via, em termos mĂŠdios. đ?‘‰đ?‘? = đ?‘‰đ?‘œ . (1 + đ?‘?. đ?‘Ą) onde: Vo = VDM inicial em um sentido (veĂ­culo diĂĄrio mĂŠdio); t = taxa mĂŠdia anual de crescimento de trĂĄfego; Vp = VDM num sentido, no fim do perĂ­odo p; p = nĂşmero de anos de projeto.

O volume diårio mÊdio, durante o período serå: �� =

(đ?‘‰đ?‘œ + đ?‘‰đ?‘? ) 2

O volume total de trĂĄfego durante o perĂ­odo de projeto serĂĄ: đ?‘‰đ?‘Ą = 365. đ?‘?. đ?‘‰đ?‘š Admitindo uma taxa nĂŁo linear de crescimento t, tem-se: đ?‘‰đ?‘? = đ?‘‰đ?‘œ . (1 + đ?‘Ą). đ?‘?

O volume total de trĂĄfego durante o perĂ­odo de projeto serĂĄ đ?‘‰đ?‘Ą = 365 . đ?‘‰đ?‘œ .

(1 + đ?‘Ą)đ?‘? − 1 đ?‘Ą

Se houver insuficiĂŞncia de dados, t = 0,5

O nĂşmero equivalente de operaçþes do eixo simples padrĂŁo, N, durante o perĂ­odo de projeto ĂŠ dado por đ?‘ = đ?‘‰đ?‘Ą đ?‘Ľ đ??šđ??¸ đ?‘Ľ đ??šđ??ś đ??šđ??¸ đ?‘Ľ đ??šđ??ś = đ??šđ?‘‰ đ?‘ = đ?‘‰đ?‘Ą . đ??šđ?‘‰ onde: FE: fator de eixos 30

FC: fator de carga FV: fator de veiculo FE: % veĂ­culos de 2 eixos x 2 + % veĂ­culos de 3 eixos x 3 + % veĂ­culos de 4 eixos x 4+ ...

FC: % de cargas por eixo (simples e tandem) x FEO (definido pelos ĂĄbacos) = ∑ (% eixos x FE)

O nĂşmero de operaçþes do eixo padrĂŁo ĂŠ dado por: đ?‘ = 365 đ?‘Ľ đ?‘? đ?‘Ľ đ?‘‰đ?‘š đ?‘Ľ đ??šđ??¸ đ?‘Ľ đ??šđ??ś đ?‘Ľ đ??šđ?‘…

FR Ê o Fator Climåtico Regional, que Ê função da altura mÊdia anual de chuva. No Brasil, adota-se FR = 1,00.

Para a determinação dos fatores de equivalência para posterior cålculo do fator de carga os åbacos necessårios estão apresentados abaixo.

Figura 11 - Fator de equivalência de operaçþes, FEO - Eixo simples

31

Figura 12 - Fator de equivalência de operações, FEO - Tandem duplo

Figura 13 - Fator de equivalência de operações, FEO - Tandem triplo

2.6.3. Coeficiente de equivalência (k) O coeficiente de equivalência é uma constante que será determinado para cada camada do pavimento, que irá variar de acordo com o tipo de material e camada que adotada (Tabela 1).

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Tabela 1 - Coeficientes Estruturais Componentes do pavimento

K

Base ou revestimento de concreto asfáltico

2,0

Base ou revestimento de pré-misturado a quente, de graduação densa 1,7 Base ou revestimento de pré-misturado a frio, de graduação densa

1,4

Base ou revestimento asfáltico por penetração

1,2

Camadas granulares

1,0

Solo-cimento com resistência a compressão a 7 dias > 45 kgf/cm²

1,7

Idem, com resistência a compressão a 7 dias entre 45 e 28 kgf/cm²

1,4

Idem, com resistência a compressão a 7 dias entre 28 e 21 kgf/cm²

1,2

Bases de Solo-cal

1,2

Após obter todos os dados descritos na Tabela 1 será iniciado o dimensionamento das camadas propriamente dito.

O gráfico da figura 13 relaciona, para valores de CBR ou IS, valores de espessura com coeficiente de equivalência estrutural k = 1,0, com número de operações do eixo padrão.

• Número N + CBR correspondente → espessura da camada • Espessura Hm = espessura total para um material com CBR = m • Espessura hn = espessura da camada com CBR = n

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10 20 30

CBR = 20

40

CBR = 15 CBR = 12

50

CBR = 10

Espessura do Pavimento, em cm (H)

60 CBR = 8 CBR = 7

70

CBR = 6 80

CBR = 5

90

CBR = 4

100 CBR = 3 110 120

130 CBR = 2 140

103

104

105

106

107

108

109

N = Operações de eixo de 18.000 lbs (8,2 t)

Figura 14 - Gráfico de dimensionamento do método do DNER (adaptado)

Para a espessura do revestimento é utilizada a Tabela 2, que relaciona o número N e a espessura mínima que deverá ser utilizada.

Tabela 2 - Relação entre o número N e as espessuras mínimas de revestimento N Espessuras mínimas do revestimento N < 106

Tratamentos superficiais

106 < N < 5x106

Concreto asfáltico com 5,0 cm de espessura

5x106 < N < 107

Concreto asfáltico com 7,5 cm de espessura

107 < N < 5x107

Concreto asfáltico com 10,0 cm de espessura

N > 5x107

Concreto asfáltico com 12,5 cm de espessura

Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn e H20 pelo gráfico da figura 13 e R pela tabela de espessura mínima de revestimento, as espessuras da base (B), subbase (h20) e reforço do subleito (hn), são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações: – RkR + BkB > H20 (1) – RkR + BkB + h20kS > Hn (2) – RkR + BkB + h20kS + hnkRef > Hm (3) 34

B e R designam, respectivamente, as espessuras da base e do revestimento.

• Os coeficientes estruturais são designados por: • Revestimento: kR • Base: kB • Sub-base: kS • Reforço: kRef • CARACTERÍSTICAS MÍNIMAS PARA MATERIAIS GRANULARES: – Reforço do subleito: • CBR maior que o do subleito; • expansão ≤ 2% – Sub-base: • CBR ≥ 20% • expansão ≤ 1% – Base: • CBR ≥ 80% (CBR ≥ 60% para N ≤ 106) • Expansão ≤ 0,5% • LL ≤ 25% • IP ≤ 6%

A figura 14 ilustra as espessuras das camadas assim como as suas nomenclaturas.

revestimento

R

base

B

H20 Hn

sub-base

reforço do subleito

h20

Hm

hn

subleito

Figura 15 - Gráfico de dimensionamento do método do DNER (adaptado) 35

3. PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO 3.1. Etapas de Projeto de Pavimento Para o projeto de um pavimento existem algumas etapas importantes a serem seguidas, que engloba tanto a parte inicial de levantamento do terreno e sondagem até a fase de execução e manutenção desse pavimento.

3.1.1. Estudo Preliminar Para todos os projetos de engenharia que precisam ser realizados, em qualquer área que seja, é necessário um estudo preliminar, que visa além de analisar custos e alternativas para aquela obra, define a viabilidade da mesma. Para uma obra de pavimentação temos algumas opções do que é necessário fazer em cada caso.

Temos os casos de um simples gerenciamento que irá consistir normalmente em uma manutenção do pavimento já existente, o caso em que o pavimento existente está em um estado que será necessária uma reconstrução no local e o caso em que ainda não há a pavimentação e será feita uma obra nova para construir um pavimento.

Segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, esta etapa corresponde às atividades relacionadas ao estudo geral de pavimento, baseado em dados de cadastros regionais e locais, observações de campo e experiência profissional de maneira a permitir a previsão preliminar da estrutura de pavimento e seu custo. Deve-se procurar o contato direto com as condições físicas do local da obra através de reconhecimento preliminar, utilizando documentos de apoio disponíveis como mapas geológicos, dados de algum projeto existente na área de influência da obra e dados históricos do tráfego.

A análise dos dados permite a previsão das investigações necessárias para a etapa de projeto subsequente, o projeto básico. O estudo preliminar deve constituir-se de memorial descritivo com apresentação das alternativas de estruturas de pavimento acompanhadas de pré-dimensionamentos e a solução eleita a partir de análise técnico-econômica simplificada, desenhos de seção-tipo de pavimento, quantitativos dos serviços de pavimentação e orçamento preliminar.

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3.1.1.1. Manutenção do pavimento As obras de manutenção do pavimento são obras em que o pavimento do local apresenta pequenos problemas na sua superfície de rolagem que esteja de alguma maneira infringindo a regra de que o pavimento precisa gerar um conforto para a sociedade. Para esses casos o primeiro passo para iniciar a obra será uma analise do pavimento todo, onde o responsável fará as anotações de como está o estado do pavimento, indicando suas fissuras, fraturas, falhas e outros possíveis casos onde não esteja 100% perfeito. E posterior a isso o projeto será realizado para resolver os problemas apresentados nessa pesquisa do local.

3.1.1.2. Reconstrução do Pavimento Existem os casos em que o estado do pavimento está tão precário que será necessária uma obra de pavimentação mais profunda, que poderá consistir além do tratamento da camada de revestimento, uma restauração de camadas inferiores a ela. Nesse caso é um pouco mais complicado porque temos que analisar até onde o defeitos daquele pavimento afetou as camadas inferiores, que algumas vezes pode danificar todo o pavimento e assim ser necessário sua reconstrução total, pois um simples reparo não irá solucionar o problema.

3.1.1.3. Construção do pavimento Esse caso é o mais complexo que se tem, pois primeiro será necessário analisar a condição de cada região do pavimento. Para isso deverão ser realizados estudos e ensaios do local para saber a finalidade da obra e qualidade do solo encontrado trabalhar. Teremos um projeto básico para a obra, que irá consistir em analisar o solo que temos e o fluxo de carro que irá transitar naquele local.

3.1.2. Projeto Básico O projeto básico será realizado com os dados obtidos no local observando à finalidade do pavimento a ser construído e a solicitação no local da obra. Tendo o caso de pavimentação em um local onde já exista essa pavimentação e uma nova pavimentação, as etapas do projeto básico podem ser um pouco diferentes, mas com a mesma finalidade em ambos os casos.

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Segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, com os elementos obtidos nesta etapa, tais como: topografia, investigações geológico/geotécnicas, projeto geométrico, projeto de drenagem etc., devem ser estudadas alternativas de solução, com grau de detalhamento suficiente para permitir comparações entre elas, objetivando a seleção da melhor solução técnica e econômica para a obra.

O projeto básico deve constituir-se de memorial de cálculo com análise geológico/geotécnica, pesquisa de tráfego e cálculo do número “N” de solicitações do eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN, dimensionamento da estrutura de pavimento com verificação mecanicista, desenhos de seção-tipo transversal de pavimento, planta de localização dos tipos de pavimentos e planilha de quantidades com orçamento dos serviços de pavimentação.

3.1.2.1. Estudo do local - Levantamento do terreno O levantamento do local onde será realizada a pavimentação deverá ser realizado em primeiro lugar. Nesse levantamento, será indicado, além da via que será pavimentada, os locais onde a sondagem deverá ser realizada para conhecimento das características do terreno.

3.1.2.2. Estudo do pavimento existente Quando já houver pavimento no local também será necessária a análise do pavimento para a realização da obra.

3.1.2.3. Tráfego Segundo a INSTRUÇÃO DO PAVIMENTO, DO Departamento de Estradas Rodagem de janeiro de 2006, o tráfego para o dimensionamento de pavimentos pode ser caracterizado de várias formas, porém a mais utilizada é a determinação do número “N” de equivalentes de operações de eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN para um determinado período de projeto.

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Também, no caso de dimensionamento de pavimento rígido utiliza-se o número acumulado de repetições dos vários tipos de eixos e cargas obtido para um determinado período de projeto. No Brasil, os principais modelos e métodos de dimensionamentos de pavimento utilizam o número “N”, excetuando-se o procedimento de dimensionamento de pavimento rígido da Portland Cement Association – PCA que utiliza o número acumulado de repetições dos vários tipos de eixos e cargas.

O número “N” de equivalentes de operações de eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN é a transformação de todos os tipos de eixos e cargas dos veículos comerciais que trafegarão sobre o pavimento em um eixo simples padrão de rodas duplas equivalente de 80 kN. Consideram-se apenas os veículos comerciais no cálculo do número “N”, visto que os automóveis possuem carga de magnitude desprezível em relação aos veículos comerciais.

a) Contagem manual Como o nome já diz é realizado por técnicos, manualmente, que realizam a contagem no local 24 horas, por 7 dias consecutivos contando a quantidade de veículos que irão passar por lá nesse período diferenciando-os pelo tipo de eixo de cada um.

b) Contagem eletrônica A contagem eletrônica pode ser realizada por meio de câmeras instaladas nas vias ou por sensores localizados no pavimento que irá fazer a contagem conforme os veículos forem passando no local.

3.1.2.4. Caracterização do material do subleito 3.1.2.4.1. Sondagem do subleito Os pontos de sondagem deverão ser espalhados de 40 em 40 metros (Senço, 2008) para assegurar de que a sondagem irá traduzir bem o solo em que teremos para trabalhar. Para esse ensaio os furos devem ser realizados com 3m de profundidade 39

com o objetivo de obter amostras do solo que irá receber a pavimentação para posterior estudos das suas características que irão influenciar a estrutura do pavimento.

3.1.2.4.2. Ensaio de Compactação do Solo A norma DNER-ME 162/94 estabelece um método para determinar a correlação entre o teor de umidade e a massa especifica do solo seco. Com essa norma podemos definir a curva de compactação, a massa especifica aparente máxima do solo seco e a umidade ótima do solo.

a) Curva de compactação Segundo a norma é desenhada a curva de compactação marcando-se, em ordenadas, as massas especificas aparentes do solo seco γs e, em abscissas, os teores de umidade correspondentes, h.

b) Umidade ótima Segundo a norma é o valor da abscissa correspondente, na curva de compactação, ao ponto da massa especifica aparente máxima do solo seco.

c) Densidade seca máxima Segundo a norma é determinado pela ordenada máxima da curva de compactação.

3.1.2.4.3. Ensaio de Índice de Suporte Califórnia O índice de suporte Califórnia irá determinar qual a expansão do solo e a resistência do solo, o que será muito importante para a analise e definição de espessura de camada e qualquer tratamento que se faça necessário para evitar desgaste precoce do pavimento.

A norma NORMA DNIT 172/2016 – ME tem por objetivo fixar as condições para determinação do Índice de Suporte Califórnia de solos, utilizando amostras não trabalhadas.

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O ensaio do índice de suporte Califórnia deve ser complemento do ensaio de compactação do solo.

3.1.2.4.4. Ensaio de Caracterização do Solo O ensaio de caracterização do solo Ê realizado antes do inicio da obra de pavimentação para definir os parâmetros do solo que irå receber o pavimento. Isso Ê necessårio para definir a qualidade do solo e assim poder ser projetado um pavimento compatível ao solo. Vale ressaltar que alÊm do tipo e qualidades do solo Ê essencial que haja o estudo do tråfego no local para saber a solicitação que aquela via irå receber, como foi explicitado anteriormente.

a) Limite de Liquidez (LL) Tem relação com a umidade do solo e ĂŠ definida como a umidade limite do solo atĂŠ ele ter comportamento plĂĄstico, ou seja, como se funcionasse como uma umidade de transição entre os dois estados do sĂłlido: o liquido e o plĂĄstico. As diretrizes e especificaçþes do ensaio para determinação desse limite de liquidez estĂŁo definidas na norma DNER â&#x20AC;&#x201C; ME 122/94. b) Limite de Plasticidade (LP) TambĂŠm ĂŠ a umidade do solo, porĂŠm nesse caso ĂŠ a umidade limite entre o estado plĂĄstico do solo e o estado semi-sĂłlido. As diretrizes e especificaçþes do ensaio para determinação desse limite de liquidez estĂŁo definidas na norma DNER â&#x20AC;&#x201C; ME 082/94. c) Ă?ndice de Plasticidade (IP) Relaciona o limite de liquidez com o limite de plasticidade. đ??źđ?&#x2018;&#x192; = đ??żđ??ż â&#x2C6;&#x2019; đ??żđ?&#x2018;&#x192;

Determina basicamente a måxima quantidade de ågua que poderå ser adicionada ao solo para que o mesmo permaneça com sua consistência plåstica. Não existem normas para a determinação desse fator, pois serå necessårio somente relacionar os valores encontrados pelos ensaios dos limites anteriores.

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3.1.2.4.5. Classificação HRB Classificação de solos que data da década de 1920 e que após a 2a . Guerra Mundial sofreu alterações quando foi normalizada pela AASHTO – American Association of State Highway Officials, que perduram até nossos dias. É um sistema de classificação de solos de aplicação rodoviária baseado nos limites de Atterberg e na granulometria (MOURA, 2017).

São apresentados 7 classes subdivididos em 11 grupos assim denominados (MOURA, 2017): A-1 subdividido em A-1-a e A-1-b; A-2 subdividido em A-2-4, A-2-5, A-2-6, e A-2-7; A-3; A-4; A-5; A-6; e, A-7 subdividido em A-7-5 e A-7-6.

As classes A-1, A-2 e A-3 tratam-se de materiais mais grossos, que apresentam de até no máximo de 35% de material retido na # 200 (0,075mm de abertura). Limitados em 15%, 25% e 10% para os grupos A-1-a, A-1-b e A-3 respectivamente.

Para as classes A-1 e A3 o IP – índice de plasticidade é limitado em 6% o que caracteriza materiais com predominância de não plástico (pedra britada, pedregulho e areias).

Já os grupos A-2-4 e A-2-5 o IP é limitado em 10%, os grupos A-2-6 e A-2-7 especifica um mínimo de 11% no IP. Na calsse A- 2 considera-se o LL – limite de liquidez, tratam-se dos materiais: areias e areias argilosas ou siltosas. Para as classes A-4, A-5, A-6 e A-7, tem-se no mínimo 35% de material passado na peneira acima e considera-se também tanto o IP como o LL. Tratam-se solos finos argilas e siltes.

A Figura 16 mostra a classificação HRB.

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Figura 16 - Classificação HRB Fonte: ODA, 2016.

3.1.3. Projeto Executivo O projeto executivo irá constar nas etapas que serão realizadas em toda a obra de pavimentação. Irá fazer parte desse projeto tanto a parte de sondagem como a de limpeza do local após a execução da obra.

Segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, nesta etapa, a solução selecionada no projeto básico deve ser detalhada a partir dos dados atualizados de campo, da topografia, das investigações geológico-geotécnicas complementares, do projeto geométrico, do projeto de drenagem etc.

O projeto executivo deve constituir-se de memorial de cálculo com resultados das investigações geotécnicas e pesquisas de tráfego complementares para cálculo do número “N” de solicitações do eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN, dimensionamento da estrutura de pavimento com verificação mecanicista, desenhos de seção-tipo transversal de pavimento, planta de localização dos tipos de

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pavimentos, detalhes construtivos e especificações de serviços e planilha de quantidades com orçamento dos serviços de pavimentação.

3.1.3.1. Elaboração de Projeto Como foi visto anteriormente, a obra de pavimentação terá um projeto básico que irá relacionar todas as características existentes no local da obra. Nesse momento, o objetivo será descrever como será a elaboração desse projeto, quais características serão importantes para isso e quais ensaios deverão ser realizados.

3.1.3.2. Normas Gerais Aplicáveis Para cada tipo de pavimento é essencial seguir as especificações técnicas constantes nas normas disponibilizadas pelos órgãos rodoviários. No Brasil, o DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes disponibiliza em seu site todas as normas utilizadas na construção de pavimentos flexíveis, semirrígidos e rígidos. Vale lembrar que em alguns estados e municípios, as obras devem atender as exigências de seus órgão do DER – Departamento de Estradas de Rodagem, que possuem normas específicas para a sua região.

No entanto, no caso de pavimentos rígidos também devem ser seguidas algumas normas sobre materiais, fornecidas pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland.

3.1.3.3. Conteúdo Técnico

3.1.3.3.1. Desenho Os desenhos possuem a série especial e a normal, o que vai diferenciar os dois tipos é a escala do desenho além do seu conteúdo.

Segundo a INSTRUÇÃO DE PAVIMENTO do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006, o projeto básico deve compreender detalhes gerais da obra, contendo, no mínimo: 44

- plantas de distribuição dos tipos de estruturas de pavimento; - seções-tipo transversal de pavimento, com todos os detalhes e notas necessárias para a execução adequada dos serviços de pavimentação.

3.1.3.3.2. Memorial Descritivo O memorial descritivo do projeto Deve conter a descrição dos serviços executados e o detalhamento da alternativa selecionada pela projetista, acompanhada de justificativa técnico-econômica, resultados de ensaios laboratoriais e de pesquisas realizadas. O memorial descritivo deve conter também planilhas de quantidades, quadro resumo das distâncias de transportes e demonstrativo do consumo de materiais. Dever ser incluído no memorial descritivo o cronograma estimado para implantação do pavimento e o orçamento dos serviços de pavimentação, segundo a INSTRUÇÃO DE PROJETO do Departamento de Estradas de Rodagem de janeiro de 2006.

3.1.3.3.3. Orçamento - Planilha de Custos e Serviços Para o orçamento de qualquer obra é preciso analisar quais serviços e materiais serão necessários para cada caso. Para o caso de uma obra de pavimentação devem ser orçados os itens de transporte, materiais, serviços e mão de obra. Nesse trabalho foram utilizadas as planilhas de custo do SINAPI da Caixa Econômica Federal e da Prefeitura do Rio de Janeiro, que serão apresentadas com os itens a serem orçados.

a) Serviços preliminares São os serviços que deverão ser realizados antes do inicio da obra, que irá consistir na montagem de um canteiro de obra que deverá constar toda a estrutura necessária e sua manutenção para atender aos funcionários que irão trabalhar no local.

45

b) Fresagem Quando já houver uma estrutura de pavimento no local, mas existir a necessidade de um novo recapeamento, deverá ser realizada a fresagem em toda a via como uma maneira de regularizar sua superfície.

c) Pavimentação A parte da obra que irá apresentar mais etapas e custos. Irá englobar todos os materiais e mão de obra da pavimentação. d) Transporte Nessa parte do orçamento será considerado todo o tipo de transporte necessário na obra, tanto internamente no transporte de material pela obra como externamente no transporte de materiais, entulho para locais determinados.

Além desses itens do orçamento, toda obra tem que considerar o índice BDI que consiste nos custos indiretos da obra, como administração da empresa, seguro, custo financeiro do contrato, garantia e tributos. É um valor estipulado pela empresa e esse será calculado no fim da obra após o orçamento estar finalizado e deverá estar dentro do esperado. e) Limpeza Após o fim da obra será necessária uma limpeza no local, que também deverá ser considerada nos custos da mesma. f) Composição de Custo Unitário de Serviço A composição do serviço de pavimentação irá englobar todas as etapas da obra.

Primeiro a instalação do canteiro de obra, que poderá ser no próprio local ou em algum outro ponto especifico com as instalações necessárias para suprir a necessidade dos funcionários e da obra como um todo para o seu funcionamento.

Muito importante orçar o custo da fresagem do pavimento existente, além do custo da sondagem do local para análise da resistência do solo. O custo do projeto também será considerado. Todo o custo com a pavimentação como os materiais utilizados, transporte interno e externo e uma final limpeza da obra.

46

4.

ESTUDO DE CASO

Para o estudo de caso foi selecionado o campus da Ilha do Fundão da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Historicamente a ilha do fundão é uma ilha artificial que foi criada pelo homem através de aterros em ilhas pré-existentes no local (Baiacu, Bom Jesus, Cabras, Catalão, Fundão, Pindaí do Ferreira, Pindaí do França e Sapucaia)1. Infelizmente, não foi realizado na época da execução dos aterros, um levantamento das características dos materiais das ilhas e, consequentemente, não existe um banco de dados com informações sobre os pavimentos executados nas vias da Ilha do Fundão.

O que pode ser verificado superficialmente é que a ilha não possui solo de boa qualidade e resistência e os pavimentos existentes de quase todas as vias do campus apresentam muitas deformações, buracos, trincas e irregularidades. Por esse motivo, o objetivo deste estudo de caso é apresentar um pequeno projeto para a pavimentação de uma região dentro da Cidade Universitária. O trecho selecionado foi sugerido pelo Prefeito da Cidade Universitária.

4.1. Localização O estudo de caso será um projeto realizado para a pavimentação de uma região dentro do campus da UFRJ localizado na Ilha do Governador, Campus do Fundão.

Figura 17 - Ilha do Fundão Fonte: http://www.nce.ufrj.br/mot_cn/como-chegar.asp

1https://ufrjparaestrangeiros.wordpress.com/2011/07/03/historia-de-ilha-do-fundao-cidade-universitaria/

47

4.2. Características Após análise das condições do local foi constatado que a realização de obra para recuperar o pavimento será necessária, e para esse caso será utilizado todo o processo do projeto básico, projeto executivo e orçamento explicitado no capitulo 3.

Como visto anteriormente, as partes mais importantes do projeto básico são a análise do pavimento, contagem de tráfego e ensaio do ISC.

A contagem de trafego foi realizada por alunos da UFRJ para realização de um trabalho da disciplina Pavimentação B e será utilizado para os cálculos do número N necessário para o dimensionamento da estrutura do pavimento.

A avaliação do pavimento foi realizada por um grupo de alunos também da UFRJ da disciplina Pavimentação B e também será utilizada nesse trabalho para determinar qual a necessidade que o pavimento existente precisa, seja uma simples manutenção, consertando pequenos defeitos ou uma total reconstrução do pavimento do local.

Infelizmente, o ensaio ISC não foi realizado, e por esse motivo, foi considerada nesse trabalho a pior situação, pois em determinados locais, pode-se observar que o solo era bem fraco. Sendo assim, foi adotado o menor valor, segundo as normas do município do Rio de Janeiro, para o Índice de Suporte Califórnia, que é 3%.

4.2.1. Análise do pavimento existente Após a análise do pavimento no local determinado foi constatada a necessidade da realização de fresagem. Por ser um pavimento muito prejudicado e com pouca manutenção será necessária a fresagem de todo o pavimento existente para a reconstrução do novo.

48

Figura 18 - Foto das Condições do Local a ser Pavimentado

Figura 19 -Foto das Condições do Local a ser Pavimentado

Figura 20 - Foto das Condições do Local a ser pavimentado 49

A via a ser pavimentada na Ilha do Fundão é a Largo Wanda de Oliveira, situada próximo ao alojamento da universidade, a via a ser recuperada que está neste estudo de caso possui 450 metros de extensão e 4,2 metros de largura. .

Figura 21 - Via a ser pavimentada 4.2.2. Dimensionamento O dimensionamento será realizado pelo método do DNER como foi explicado anteriormente.

4.2.3. Orçamento e planilha de custo Para o orçamento da obra foi necessário especificar alguns fatores para pesquisar o custo da execução. No Anexo A segue uma planilha com os custos e serviços considerados no projeto dessa obra. Além de todos os valores apresentados foram considerados desonerados:

50



o quantitativo de engenheiros e encarregados não foi calculado e com isso não pôde ser orçado porque não é de conhecimento o prazo da obra, por ser apenas um projeto estimado.



os custos com transporte interno e externo foi realizado de maneira mais generalizada, sem definir o tipo de material a ser transportado.



o custo com limpeza foi também generalizado independentemente do tipo de limpeza.

A planilha com o orçamento desta obra de pavimentação está no Anexo A.

4.2.4. Número N O número N que deve ser calculado para toda obra de pavimentação, seja de construção ou manutenção.

Neste trabalho foi calculado para o local do projeto a partir de dados de contagem de trafego realizado nas vias do Fundão.

A contagem foi feita manualmente por alunos de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Para isso, os alunos foram no local 3 dias seguidos e anotaram em uma planilha os veículos que passaram considerando para esse caso automóveis (carros), ônibus e caminhões, visto que por se tratar de uma universidade o fluxo de veículos de mais de 2 eixos é muito menor, então por isso nesse caso também será considerado o fluxo de carros para o cálculo.

A contagem foi realizada em dois turnos, primeiramente de 7h às 9h e o segundo turno de 16h às 18h.

Com a contagem de tráfego foi possível calcular o VDM (volume diário médio) que consiste na média de veículos que passaram no local nos três dias. O VDM para esse caso foi 753.

51

ApĂłs o cĂĄlculo do VDM podemos chegar ao valor de N utilizando os fatores que foram apresentados no capĂ­tulo 2.

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;? = 753 . (1 + 20 . 0,05) = 1506 đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;

O Vp calculado ĂŠ a quantidade de veĂ­culos que deve transitar na via em termos mĂŠdios, considerando como base o valor calculado para o VDM.

JĂĄ o volume total de trafego durante o tempo de projeto ĂŠ: đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;Ą = 365 .753.

(1 + 0,05)20 â&#x2C6;&#x2019; 1 = 9088013 đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; 0,05

Para o cĂĄlculo de N, deverĂĄ ser calculado o valor de Vm, que serĂĄ:

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161; =

753 + 1506 = 1130 đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; 2

O fluxo de veĂ­culos na UFRJ ĂŠ somente de veĂ­culos com eixo simples. E para o cĂĄlculo dos fatores necessĂĄrios para o cĂĄlculo do valor N serĂĄ: đ??šđ??¸ = 100% đ?&#x2018;Ľ 2 = 2,0

Considerando a carga por eixo de 2t do trĂĄfego da Ilha do FundĂŁo, e utilizando o ĂĄbaco na Figura 11, o valor para FC serĂĄ: đ??šđ??ś = 0,07 E com isso: đ??šđ?&#x2018;&#x2030; = 0,14 đ?&#x2018; = 365 đ?&#x2018;Ľ 20 đ?&#x2018;Ľ 1130 đ?&#x2018;Ľ 0,14 đ?&#x2018;Ľ 1,0 = 115439 = 1,2 đ?&#x2018;Ľ 106 đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;çþđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x;ĂŁđ?&#x2018;&#x153;

Com o valor de N serĂĄ possĂ­vel determinar a estrutura do pavimento para a via desejada.

52

O valor para kr = 2,0 foi retirado da Tabela 1, assim como kb = 1,0, ks = 1,0 e kref = 1,0.

Para o reforço do subleito foi considerado um solo melhorado com cal tendo um ISC = 8%.

Utilizando o ábaco da Figura 13, foram encontrados os seguintes valores:

10 20 30

CBR = 20

40

CBR = 15 CBR = 12

50

CBR = 10

Espessura do Pavimento, em cm

60 CBR = 8 CBR = 7

70

CBR = 6 80

CBR = 5

90

CBR = 4

100 CBR = 3 110 120

130 CBR = 2 140

103

104

105

106

107

108

109

Operações de eixo de 18.000 lbs (8,2 t)

Figura 22 – Gráfico utilizado para o dimensionamento H20 = 26 cm H8 = 45 cm H3 = 76 cm

Após os cálculos, as espessuras de cada camada da estrutura são: o RkR + BkB > H20 (1) -> 5 x 2,0 + B x 1,0 > 26 – B = 16 cm o RkR + BkB + h20kS > Hn (2) -> 5 x 2,0 + 16 x 1,0 +h20 x 1,0 > 45 – h20 = 19 cm 53

o RkR + BkB + h20kS + hnkRef > Hm (3) -> 5 x 2,0 + 16 x 1,0 + 19 x 1,0 > 76 – hn = 31 cm



R = 5 cm (com base na Tabela 2)



B = 16 cm (espessura da base)



h20 = 19 cm (espessura da sub-base)



hn = 31 cm (espessura do reforço do subleito)

Na Figura 19 está ilustrada a estrutura do pavimento calculado.

Revestimento asfáltico - CBUQ Base - BGS CBR = 80% Sub-base - BGS CBR = 20% Reforço do Subleito – Solo melhorado com cal CBR = 8%

5 cm 16 cm

19 cm

31 cm

Subleito CBR = 3% Figura 23 - Estrutura do pavimento calculado

4.3. Exemplo de um projeto de Pavimentação

54

LARGO WANDA DE OLIVEIRA LOCALIZADA NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

PROJETO EXECUTIVO

MEMÓRIA DE CÁLCULO

10/02/2017

55

1. ESTUDO PRELIMINAR Com as constantes reclamaçþes da qualidade do pavimento no campus da UFRJ na Ilha do Fundão, um estudo preliminar no local foi realizado por alunos da disciplina Transportes III a fim de classificar o pavimento e relatar os problemas existentes na via. Após a anålise dos aluno foi constatada a necessidade de uma repavimentação no local, que irå consistir na fresagem da via e construção de uma nova estrutura de pavimento.

ESTUDO DO LOCAL O estudo do local realizado na via para definir onde os pontos de sondagem serĂŁo realizados para o estudo do subleito. Nesse caso, quando jĂĄ temos uma via pavimentada o estudo do local sĂł irĂĄ definir mesmo esses pontos de sondagem.

TRAFEGO A contagem de trafego foi realizada tambĂŠm pelos alunos da disciplina de transportes III que foram ao local 3 dias seguidos em dois turnos, pela manhĂŁ de 7h as 9h e no turno na tarde de 16h as 18h.

ENSAIOS DE CBR O ensaio de CBR que deverĂĄ seguir as diretrizes contidas na norma DNIT 172/2016 â&#x20AC;&#x201C; ME nĂŁo foi realizada no local por falta de material disponĂ­vel para a tal, porĂŠm para a realização do projeto foi utilizado o CBR mais desfavorĂĄvel de 3% para todo o subleito da via a ser pavimentada.

NĂ&#x161;MERO N ApĂłs a contagem de trafego foi feita uma planilha com todos os dados obtidos para que o cĂĄlculo do VeĂ­culo DiĂĄrio MĂŠdio (VDM) pudesse ser feito para que assim fosse determinado o nĂşmero N. com um VDM de 753 pode-se obter os seguintes valores. đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;? = 753 . (1 + 20 . 0,05) = 1506 đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161; = 753 + 1506 = 2259 đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; Para o cĂĄlculo de N tambĂŠm sĂŁo necessĂĄrios alguns valores de fatores que dependem diretamente dos tipos de veĂ­culos que trafegam no local, se sĂŁo de eixo 56

simples, tandem duplo ou tandem triplo. No caso do local do projeto foi constatado que o trĂĄfego ĂŠ somente e veĂ­culos de eixo simples, e com isso foram calculados os valores do Fator de Eixo (FE), Fator de Carga (FC) e Fator de VeĂ­culos (FV). đ??šđ??¸ = 100% đ?&#x2018;Ľ 2 = 2,0 đ??šđ??ś = 0,07 (ĂĄđ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;) đ??šđ?&#x2018;&#x2030; = đ??šđ??¸ đ?&#x2018;Ľ đ??šđ??ś = 0,14

Com esses valores, o valor de N ficarĂĄ: đ?&#x2018; = 365 đ?&#x2018;Ľ 20 đ?&#x2018;Ľ 2259 đ?&#x2018;Ľ 0,14 đ?&#x2018;Ľ 1,0 = 115439 = 1,2 đ?&#x2018;Ľ 106 đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;çþđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;

Com o valor de N serĂĄ possĂ­vel determinar a estrutura do pavimento para a via desejada.

O valor para kr = 2,0 foi retirado da Tabela 1, assim como kb = 1,0, ks = 1,0 e kref = 1,0.

Para o reforço do subleito foi considerado um solo melhorado com cal tendo um ISC = 8%.

Utilizando o ĂĄbaco da Figura 24, foram encontrados os seguintes valores: H20 = 26 cm H8 = 45 cm H3 = 76 cm

57

10 20 30

CBR = 20

40

CBR = 15 CBR = 12

50

CBR = 10

Espessura do Pavimento, em cm

60 CBR = 8 CBR = 7

70

CBR = 6 80

CBR = 5

90

CBR = 4

100 CBR = 3 110 120

130 CBR = 2 140

103

104

105

106

107

108

109

Operações de eixo de 18.000 lbs (8,2 t)

Figura 24 - Gráfico utilizado para o dimensionamento Após os cálculos, as espessuras de cada camada da estrutura são: o RkR + BkB > H20 (1) -> 5 x 2,0 + B x 1,0 > 26 – B = 16 cm o RkR + BkB + h20kS > Hn (2) -> 5 x 2,0 + 16 x 1,0 +h20 x 1,0 > 45 – h20 = 19 cm o RkR + BkB + h20kS + hnkRef > Hm (3) -> 5 x 2,0 + 16 x 1,0 + 19 x 1,0 > 76 – hn = 31 cm



R = 5 cm (com base na Tabela 2)



B = 16 cm (espessura da base)



h20 = 19 cm (espessura da sub-base)



hn = 31 cm (espessura do reforço do subleito)

58

Revestimento asfáltico - CBUQ Base - BGS CBR = 80% Sub-base - BGS CBR = 20% Reforço do Subleito – Solo melhorado com cal CBR = 8%

5 cm 16 cm

19 cm

31 cm

Subleito CBR = 3% Figura 25 - Estrutura do Pavimento Calculado 2. MEMORIAL DESCRITIVO O projeto é de uma via localizada na Ilha do Fundão na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Foi constatada a necessidade de um novo pavimento no local devido a grandes reclamações com relação a qualidade do mesmo, que vinha atrapalhando o funcionamento do trafego no local. Com intuito de melhorar a qualidade do transporte e locomoção das pessoas que ali transitam, a realização desse projeto se fez necessária.

3. ORÇAMENTO PLANILHA DE CUSTO O orçamento realizado para esse projeto foi com base nas tabelas do SINAPI da Caixa Econômica Federal e o site da Prefeitura do Rio de Janeiro. A planilha completa com o orçamento está apresentada no Anexo A.

Para esse orçamento foram utilizados itens básicos para a obra. Custos com material para realização da pavimentação além de seu transporte para a obra e também custos com limpeza e fresagem da via. Vale lembrar que custos com projeto, canteiro, engenheiros e encarregados não foram acrescentados pois são itens que variam com o prazo da obra e quantidade de profissionais no local.

Lembrando que esse orçamento foi realizado visando apresentar uma estimativa de quanto seria gasto com materiais, transporte e limpeza da obra.

59

ANEXO A – PLANILHA DE ORÇAMENTO Custo Custo total Individual

Serviço

Descrição

Unidade

Quantidade

SCO BP 14.05.0060 (A) SCO BP 04.05.0025 (/) SINAPI 72942 SINAPI 72945

CORTE MECANICO COM FRESADORA A FRIO, EM CONCRETO ASFALTICO, EM ZONA URBANA COM INTERFERENCIAS, INCLUSIVE COLETA DO MATERIAL EM CAMINHAO BASCULANTE, EXCLUSIVE TRANSPORTE DO MATERIAL

M3

1512

109,5

165.564,00

BASE DE BRITA GRADUADA, INCLUSIVE FORNECIMENTO DE MATERIAIS, EXCLUSIVE TRANSPORTE DO CANTEIRO PARA A PISTA, MEDIDA APOS COMPACTAÇÃO

M3

321,3

115,15

36.997,70

PINTURA DE LIGACAO COM EMULSAO RR-1C

M2

1890

1,26

2.381,40

IMPRIMACAO DE BASE DE PAVIMENTACAO COM ADP CM-30

M2

1890

4,56

8.618,40

M2

1890

37,83

71.498,70

CHP

172,8

108,38

18.728,06

CHP

63

207,49

13.071,87

M2

1890

2,76

5.216,40

REVESTIMENTO EM CONCRETO ASFALTICO USINADO A QUENTE, COM CIMENTO ASFALTICO ADITIVADO COM POLIMERO, COM PONTO DE AMOLECIMENTO SUPERIOR A 80O C, CONTENTO ADITIVO DE MISTURA MORNA RESISTENTE A ESTOCAGEM QUE PERMITA ESPALHAMENTO E BP COMPACTACAO DA MISTURA EM TEMPERATURA INFERIOR A 140 O C, COM INCORPORACAO 09.05.0715 DE 15% DE MATERIAL OBTIDO NA FRESAGEM DE REVESTIMENTO ASFALTICO (RAP), (/) ATENDENDO AS NORMAS DE SEGURANCA E DE MEIO AMBIENTE, ESPALHADO E COMPACTADO NA ESPESSURA DE 5 CM, DE ACORDO COM AS ESPECIFICACOES DA PREFEITURA DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO, EXCLUSIVE TRANSPORTE DA USINA A PISTA. CAMINHÃO TOCO, PBT 16.000 KG, CARGA ÚTIL MÁX. 10.685 KG, DIST. ENTRE EIXOS 4,8 M, SINAPI POTÊNCIA 189 CV, INCLUSIVE CARROCERIA FIXA ABERTA DE MADE RA P/ TRANSPORTE GERAL 5824 DE CARGA SECA, DIMEN. APROX. 2,5 X 7,00 X 0,50 M - CHP DIURNO. AF_06/2014 CAMINHÃO DE TRANSPORTE DE MATERIAL ASFÁLTICO 30.000 L, COM CAVALO MECÂ NICO DE SINAPI CAPACIDADE MÁXIMA DE TRAÇÃO COMBINADO DE 66.000 KG, POTÊNCIA 3 60 CV, INCLUSIVE 91645 TANQUE DE ASFALTO COM SERPENTINA - CHP DIURNO. AF_08/ 2015 SINAPI LIMPEZA FINAL DA OBRA 9537 Total

322.076,50

60

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS Após conclusão do trabalho fica clara a importância de se realizar todas as etapas do projeto, além de todo o planejamento para que essas etapas sejam concluídas.

Tal constatação deve-se a necessidade da estrutura do pavimento ter uma vida útil máxima possível, de pelo menos 20 anos, já que foi constatado que as condições das vias e de sua pavimentação afeta diretamente a sociedade, podendo ser positiva ou negativamente.

Além do projeto ser de grande importância para que não haja problemas prematuros na via, a manutenção do pavimento existente é muito importante também, pois se for realizada com uma certa frequência, obras maiores como a vista nesse projeto serão menos necessárias, bastando apenas, em alguns casos, retoques para um melhor funcionamento do tráfego.

O controle de execução das camadas deverá garantir que sejam atendidas as especificações de materiais e serviços para que o pavimento possa apresentar o melhor desempenho possível, atendendo ao tráfego para que foi dimensionado durante toda a vida útil considerada no projeto de pavimento

Vale lembrar que o projeto foi todo realizado considerando o revestimento asfáltico. É importante frisar que seria interessante a utilização do pavimento de concreto na região de curva na via, visto que a região é de constante tráfego de ônibus que utilizam diariamente a curva, o que acarreta uma maior solicitação no pavimento que poderá causar danos prematuros no local. No entanto, a prefeitura do campus não teria como executar pavimento rígido, por isso foi solicitado o projeto de pavimento com revestimento asfáltico.

Como sugestões para trabalhos futuros recomenda-se fazer ensaios para determinar as características dos materiais de toda malha viária do campus e, assim, definir as estruturas de pavimento necessárias para as vias do Fundão.

61

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AASHTO T19-09. Standard Method of Test for Bulk Density ("Unit Weight") and Voids in Aggregate. American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO T 19M, Washington, D.C., 2002.

BALBO, J. T. Pavimentação Asfáltica: materiais, projetos e restauração. São Paulo: Oficina de Textos, 2007.

CUNHA, M. B. Avaliação do Método de Bailey de seleção granulométrica de agregados para misturas asfálticas. Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo - EESC, São Carlos, SP, 2004.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de Pavimentos Rígidos. 2. ed. Rio de Janeiro, 2004 DNIT. Manual de Pavimentação. 3. ed. Rio de Janeiro, 2006.

MOURA, E. Notas de Aulas. Departamento de Transportes e Obras de Terra.

FATEC – FACULDADE DE TECNOLOGIA DE PAVIMENTAÇÃO. Disponível em:

http://www.professoredmoura.com.br/download/Class.-HRB.pdf.

Acesso

em 09/02/2017.

ODA, Sandra. Notas de aula de Pavimentação A, cursada na Universidade Federal do Rio de Janeiro no segundo semestre de 2016.

Orçamento realizado com base em alguns custos tabelados no Sinapi da Caixa Econômica Federal – fonte: http://www.caixa.gov.br/poder-publico/apoio-poderpublico/sinapi/Paginas/default.aspx Orçamento realizado com base em alguns custos tabelados no site da Prefeitura do Rio de Janeiro – fonte http://www2.rio.rj.gov.br/sco/ PINTO, S; PINTO, I. E. Pavimentação Asfáltica: Conceitos Fundamentais sobre Materiais e Revestimentos Asfálticos. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.

SENÇO, W. de. Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários. 1. ed. São Paulo: Pini, 2007.

SENÇO, Wlastermiler de. Manual de Técnicas de Pavimentação: volume 1. 2. ed.

São Paulo, Pini, 2007.

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