Dimensionamento de pavimento flexível: exemplo prático

No nosso post anterior sobre Pavimentos Flexíveis, explicamos detalhadamente como dimensionar as camadas de um pavimento flexível, são elas revestimento, base, sub-base e reforço do subleito, de acordo com a metodologia CBR.

Se não leu ainda, recomendamos que dê uma olhada.

Agora, vamos solidificar o que foi aprendido sobre pavimentos flexíveis até o momento. Para tanto, propomos um exercício resolvido para que você veja como o dimensionamento das camadas de um pavimento deve ser feito na prática.

Agora, vamos à questão!

Exemplo prático

Dimensione o pavimento de uma estrada, sabendo que:

• Volume médio = 1600 veículos\dia
• Período = 20 anos
• Fator de Veículo = 1,8
• Subleito existente: CBR=4;
• Material disponível para o reforço do subleito: CBR=10;
• Material disponível para a sub-base: CBR=25;
• Material disponível para a base: CBR=90.

RESOLUÇÃO:

Passo 01: Calcular o valor de N

Para iniciarmos o cálculo do número de operações de um eixo padrão, representado por N, durante um determinado intervalo de tempo, precisamos encontrar o valor do volume de tráfego na via, conforme abaixo:

\mathrm{V_t=365.P.V_m}

\mathrm{V_t=365.20.1600}

\mathrm{V_t=11.680.000\:veículos}

Portanto:

\mathrm{N=V_t.FV}

\mathrm{N=11680000.1,8=2,1x10^7}

Passo 02: Determinar a espessura mínima do revestimento

Calculado o valor de N, devemos agora determinar a espessura mínima para o revestimento e seu tipo indicado, por meio da tabela abaixo:

Tabela 1 – Espessura do revestimento em função de N

O revestimento será, portanto, do tipo concreto betuminoso com espessura mínima (R) de 10,0 cm.

Passo 03: Determinar a espessura total do pavimento

Devemos agora determinar a espessura total do pavimento (H_x), por meio do ábaco da figura abaixo, em função de N e de IS ou CBR da camada a ser protegida por ele.

Conforme a imagem acima, precisamos determinar, através do ábaco abaixo, os valores de H_m, sendo m=4 (CBR do subleito), H_n, sendo m=10 (CBR do reforço do subleito), e H₂₀.

Vele observarmos que o CBR da sub-base é 25 e não 20, no entanto, a espessura do pavimento necessário para protegê-la é determinada como se esse valor fosse 20 e, por esta razão, usa-se sempre a simbologia H₂₀.

Para determinarmos as espessuras acima basta que tracemos uma reta vertical a partir do valor de N da estrada até cruzar a reta com o valor do CBR da camada a ser protegida (ou um valor aproximado). Por fim, basta apenas traçarmos uma outra reta horizontal em direção ao valor da espessuara.

Parece complicado, mas é bem simples!

Os valores resultantes foram:

H₄= 78 cm

H₁₀= 46 cm

H₂₀= 27 cm

Passo 04: Determinar os valores de K

Um passo muito importante no dimensionamento é a escolha do coeficiente de equivalência estrutural, pois a espessura fornecida pelo ábaco acima é dada em termos de material com K = 1,00.

Em razão disso, sempre devemos multiplicar a coeficiente de equivalência estrutural (K) da camada pela sua respectiva espessura.

Para determinarmos o valor de K de cada camada, basta observarmos a tabela abaixo:

Tabela 2 – Valores de K

Já temos a informação a cerca do tipo de revestimento, logo, de acordo com a tabela acima, o K do revestimento será 2,0.

No entanto, não possuímos informações a respeito da natureza dos materiais das camadas de base, sub-base e reforço do subleito, iremos considerá-las como sendo de material granular, com K=1,0.

Logo:

K_R=2,0

K_B=1,0

K_S=1,0

K_Ref=1,0

Passo 05: Cálculo da espessura das camadas

O cálculo da espessura das camadas é feito de maneira bem simples por meio das inequações abaixo.

Devemos começar pela ordem que as equações estão colocadas, usando a espessura mínima de revestimento encontrada no passo 02.

Vale lembrar que, como nesta situação N>10⁷, ao se utilizar a inequação, devemos usar um fator de segurança de 1,2 multiplicando a espessura de proteção da sub-base(H₂₀).

Logo:

\mathrm{R.K_R+B.K_B≥H_{20}.1,2}

\mathrm{10.2,0+B.1,0≥27.1,2}

\mathrm{B≥12,4\:cm}

Portanto, iremos adotar o valor de 15 cm para a base.

\mathrm{R.K_R+B.K_B+h_{20}K_s≥H_{9}}

\mathrm{10.2,0+15.1,0+h_{20}.1≥46}

\mathrm{h_{20}≥11\:cm}

Portanto, iremos adotar o valor de 15 cm para a sub-base.

\mathrm{R.K_R+B.K_B+h_{20}.K_S+h_9.K_{ref}≥H_{3}}

\mathrm{10.2,0+15.1,0+15.1,0+h_9.1,0≥78}

\mathrm{h_{9}≥28\:cm}

Como já sabemos, a espessura máxima para compactação é de 20 cm. Portanto, não podemos adotar esta configuração.

Nesta caso, uma das várias alternativas possíveis será aumentar a espessura da base e sub-base para 20 cm. Vejamos:

\mathrm{R.K_R+B.K_B+h_{20}.K_S+h_9.K_{ref}≥H_{3}}

\mathrm{10.2,0+20.1,0+20.1,0+h_9.1,0≥78}

\mathrm{h_{9}≥18\:cm}

Portanto, iremos adotar o valor de 20 cm para o reforço do subleito.

Resultado final do dimensionamento

Este foi o resultado final do dimensionamento de uma estrada.

Pois bem pessoal, esse foi o assunto de hoje e esperamos que esse post tenha ajudado você a entender como é feito o dimensionamento de um pavimento asfáltico.

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Dandara Viana

Engenheira Civil pela Universidade Federal do Piauí, engenheira de obra, perita judicial e pós-graduanda em Avaliação, Auditoria e Perícias de Engenharia.