Dimensionamento de pavimento flexível: exemplo prático

Dandara Viana Geotecnia, Transportes Deixe um Comentário

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.

E antes de mais nada, caso vocês tenham interesse de ingressar pela área de pavimentação, recomendo que vocês adquiram o livro Manual de Técnicas de Pavimentação, de Wlastemiler de Senço.

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 X – Espessura do revestimento em função de N

N Espessura mínima de revestimento betuminoso
N ≤ 106 Tratamentos superficiais betuminosos
106 < N ≤ 5×106 Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura
5×106 < N ≤ 107 Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura
107 < N ≤ 5×107 Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura
 N > 5×107 Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura

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 (Hx), por meio do ábaco da figura abaixo, em função de N e de IS ou CBR da camada a ser protegida por ele.

Simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento

Simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento

Conforme a imagem acima, precisamos determinar, através do ábaco abaixo, os valores de Hm, sendo m=4 (CBR do subleito), Hn, 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.

Espessura total do pavimento

Espessura total do pavimento

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 X – Valores de K

Componentes do pavimento Coeficiente K
Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,0
Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa 1,7
Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa 1,4
Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,2
Camadas granulares 1,0
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, superior a 45 kg/cm² 1,7
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, entre 45 kg/cm² e 28 kg/cm² 1,4
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, entre 28 kg/cm² e 21 kg/cm² 1,2

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:

KR=2,0

KB=1,0

KS=1,0

KRef=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}≥H_{9}}

\mathrm{10.2,0+15.1,0+h_{20}≥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.

Resultado do dimensionamento

 

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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