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AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
4º Encontro Técnico 2007 DER/PR
09 de agosto de 2007
CURITIBA - PARANÁ
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Whitetopping O Concreto como solução para
recuperação de vias de alto tráfegoBR-290 – Free-Way
M. ENG. CARLOS ROBERTO GIUBLIN
Restauração de Pavimentos com Soluções a Base de Cimento
3AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
ÍNDICE
1. Conceitos - Técnica de Whitetopping2. Rodovia BR 290 ( Freeway ) - Concessão3. Projeto de Whitetopping 4. Execução de Whitetopping
. Equipamentos
. Etapas Construtivas
. Controle Tecnológico5. Análise do Desempenho do Pavimento de Concreto
. Perfilógrafo Califórnia6. Visão geral – Whitetopping Freeway
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
1. Conceitos - Técnica de Whitetopping
5AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Conceito
WHITETOPPINGÉ um pavimento de concreto de cimento Portland superposto a um pavimento flexível existente, cuja função é atuar como camada de reforço.
(Manual de Whitetopping – DNER)
6AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Tipos de Whitetopping
• Whitetopping Tradicional
• Whitetopping Ultradelgado
• Whitetopping Delgado Composto
7AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
RODOVIA BR-290 – FREEWAY
WHITETOPPING TRADICIONAL
8AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Lançado diretamente sobre o pavimento asfáltico existente Somente requer preparação da superfície em estágios
avançados de degradação Aplicação favorecida no caso de tráfego pesado Utiliza concreto comum (se necessário, de liberação
rápida ao tráfego) Impede a reflexão de trincas Aumenta a segurança de rolamento Substitui a recuperação “por etapas” – uma aplicação Excelente comportamento e durabilidade ≥ 20 anos Utilizado largamente nos EUA
Principais Vantagens - WT
9AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Exemplos - WT
Estado Cidade Via Construção Tipode WT
Espessura(cm) PSR Desempenho
(1989 / 1990)
CA Los Angeles US-101 1966 simples 17,8 4,1 excelente
CA Orange Co. CA-11 1966 simples 20,3 3,8 bom
OR Salem a Portland
I-5 1970197219731975
PCCAPCCAPCCAPCCA
20,320,320,320,3
3,84,14,34,1
Bomexcelenteexcelenteexcelente
IA Correctionville Co.L-36 1971 simples 15,2 3,0 regular
IL Lasalle Plank Rd. 1974 simples 12,7 3,7 bom
IA Stuart I-80 1981 simples 25,4 3,9 bom
MN Ohlmsted Co. Co.10 1982 simples 15,2 4,0 excelente
NE Stromsburg US-81 1982 simples 22,9 4,0 excelente
TX RoyceCity I-30 1986 Simples com BT
27,9 4,3 excelente
NV Las Vegas I-15 1990 simples 26,7 4,8 excelente
10AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Métodos de projeto e dimensionamento disponíveis e comprovados (PCA, AASHTO)
Espessura mínima recomendada : 10 cm Distância entre juntas transversais por volta de 25 vezes
(em metros) a espessura do Whitetopping (em metros) Profundidade de juntas igual a 1/3 da espessura de
Whitetopping Suporte avaliado por ensaio não destrutivo (FWD) ou
estimativa (ábacos)
Considerações de Projeto - WT
11AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Tipo de Preparo prévio defeito requerido
Trilha de roda > 50mm Fresagem ounivelamento
Trilha de roda < 50mm Nenhum
Deformação plástica Fresagemexcessiva
“Panelas” Enchimento
Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento Asfáltico
12AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Tipo de Preparo préviodefeito requerido
Falha de subleito Remoção/ Preparação
Trincas em geral Nenhum(fadiga, em bloco, trans-versal e longitudinal)
Exsudação Nenhum
Desagregação Superficial Nenhum
Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento Asfáltico
13AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
1. Colocação direta do WT sobre o revestimento asfáltico existente
2. Fresagem do revestimento asfáltico antes da colocação do WT
3. Colocação de camada asfáltica intermediária entre o revestimento existente e WT ou camada intermediária de CCR
Construção - WT
14AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
1. Colocação Direta - WT
Concreto> 10 cm
Superfície degradada
Revestimento remanescente
15AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Fresar e remover de 2 a 7cm (típico)
Se necessário ou desejável, aprofundar a remoção e executar o WT “encaixado” (inlay)
Superfície medianamente deformada ou degradada
2. Fresagem - WT
16AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
2. Fresagem - WT
Superfície fresada
Revestimento remanescente
Concreto> 10 cm
17AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
ConcretoPavimentoremanescente
Base, sub-base, etc.
Acostamento
Encaixado ( inlay ) - WT
18AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Limpeza da superfície
Camada asfáltica de 2 a 5cm (típico)
Requer equipamentos e materiais diferentes, maiores tempo de execução e investimento
Superfície muito deformada ou excessivamente degradada
3. Camada de Nivelamento - WT
19AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
3. Camada de Nivelamento - WT
Concreto> 10 cm Camada de nivelamento:
2 - 5 cmRevestimento remanescente
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
2. Rodovia BR 290 - Concessão
21AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Rodovia - BR 290
Rodovia transversal que corta o estado do RS desde a cidade de Uruguaiana até Osório.
Tem uma extensão total de 725km O trecho da Freeway faz a interligação das BR 101 e BR 116
22AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
CONCEPA – Concessionária daRodovia Porto Alegre - Osório
Acionistas: Construtora Triunfo (SP)
SBS Engenharia e Construções (RS)
Período: julho / 1997 - julho / 2017 (20 anos)
Trecho: Osório (RS) - Eldorado do Sul (RS) – 112 km
Freeway: Osório (RS) - Porto Alegre (RS) - 96 km
Construtora: Consórcio TRS
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
3. Projeto de Whitetopping
24AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Projeto WT – BR-290
Foi desenvolvido um projeto de dimensionamento e especificação da camada rígida de reforço para a reabilitação do pavimento asfáltico existente na Freeway Osório - Porto Alegre, em diversos pontos da rodovia que tem no total 96km.
Com base nos métodos de dimensionamento e recomendações do Manual de Whitetopping do DNER, foi proposto a execução do reforço do pavimento utilizando placas de concreto simples com barras de transferência.
25AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Metodologia de cálculo
Projeção do tráfego Avaliação do pavimento existente Método de dimensionamento Considerações e resultados Seção típica do pavimento Alargamento da pista Geometria das placas Detalhes das juntas
26AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Projeção do TráfegoCONTAGEM DE TRÁFEGO (PROJEÇÃO P/ 20 ANOS - 4% a.a.)
TIPO2C3C4C2S33S33D4
-3T6
Nº DE EIXOS23456789
VOLUME (ano 0)257.495236.364
56.390115.417
32.0591.336
794
Fonte: Posto de Pedágio P2 - km 78+000Pista NorteSetembro/1.999 - Agosto/2.000
CATEGORIA24678
101112
VOLUME (20º ano)542.503497.983118.805243.166
67.5432.815
1668
TRÁFEGO ANO ZERO (Vo)
TRÁFEGO MÉDIO (Vm)
TRÁFEGO TOTAL (Vt)
699.144
1.086.067
21.721.340
(Médio projetado)
(Só veículos comerciais)
27AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Avaliação do Pavimento Existente
Avaliação defletométrica (Viga Benkelman ou FWD)
Medidas: Deflexões máximas Bacias defletométricas
Determinação da capacidade efetiva
Determinação do coeficiente de recalque (k) – PCA/84
28AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Método de Dimensionamento
Portland Cement Association (PCA/1984)
Baseado em: Estudos teóricos sobre o comportamento das placas de concreto; Ensaios de laboratório e de modelos sobre o comportamento de
juntas, sub-bases e acostamentos e sua influência no desempenho
do pavimento; Pistas experimentais e estudos específicos realizados por diversos
órgãos rodoviários e aeroportuários; Observações metódicas de pavimentos em serviço.
29AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Considerações e Resultados
Faixa Externa 100% do carregamento Resistência do concreto fctm,k = 4,5 MPa Coeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/m Juntas com barras de transferência Sem acostamento de concreto
Espessura da placa 24cm Dimensões da placa 3,75 m x 4,75 m Junta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência Aço
CA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm) Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm a
cada 50 cm e comprimento de 80 cm.
30AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Considerações e Resultados
Faixas Central e Interna 30% do carregamento Resistência do concreto fctm,k = 4,5 MPa Coeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/m Juntas com barras de transferência Com acostamento de concreto (Faixa central)
Espessura da placa 19cm Dimensões da placa 3,75 m x 4,75 m Junta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência Aço
CA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm) Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm a
cada 50 cm e comprimento de 80 cm.
31AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Seção Típica do Pavimento
0,19 0,24
F.INTERNA F.CENTRAL F.EXTERNA
32AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Alargamento da Pista
Faixa de segurança
Acostamento
CANTEIRO CENTRAL
3,503,50
3,002,00
2,003,75
3,753,75
3,00
16,25
DepoisAntes
12,00
33AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Detalhe do Alargamento da Pista
2,00 m 3,75 m 3,75 m 3,75 m 3,00 m
CCR e=15cm
BGS e=19cm
CBUQ e=5cmPlaca de concreto e=24cm
1,50 m
34AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Geometria das Placas
4,75 m
3,75 m 3,75 m 3,75 m
Juntas transversais
Juntas longitudinais
Barras de ligação
Barras deTransferência
35AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Detalhe da Junta Longitudinal
Junta LongitudinalAço CA-50 - Ø 10 mm a cada 50 cm
36AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Detalhe da Junta Transversal
Junta TransversalAço CA-25 - Ø 32 mm a cada 30 cm
37AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Detalhe das Juntas - Selagem
Detalhe do Reservatório do Selante
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
4. Execução de Whitetopping
Equipamentos
39AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Equipamentos para Pavimentação de Concreto
1. Equipamentos de pequeno porte Réguas vibratórias Treliças vibratórias Produção média: 100m / dia
2. Equipamentos de formas-trilho Pavimentadoras de rolo vibratório Produção média: 150m / dia
3. Equipamentos de formas deslizantes Pavimentadoras com formas deslizantes (slipform) Produção média: 500m - 700m / dia
40AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Equipamentos de Formas Deslizantes
Pavimentadora de Concreto Wirtgen SP- 500Largura: 2,0 m até 6,0 mCapacidade: 0,50 km/dia
41AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Equipamentos de Formas Deslizantes
Pavimentadora de Concreto GOMACO GP -2600Largura: 3,0 m até 9,0 mCapacidade: 0,70 km/dia
42AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Equipamentos de Formas Deslizantes
Pavimentadora de Concreto TEREX - CMI SF 3004FLargura: 3,0 m até 9,2 mCapacidade: 0,70 km/dia
43AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Central de Concreto – c/ misturador
Central de Concreto ARCMOV 80Produção: 80 m³/h
Executa concreto convencional e CCR
44AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Dosadora e misturadora ARCMOV- 80 - Móvel
Vista externa do misturador modelo MD
Vista em corte do misturador duplo - eixo
Central de Concreto – c/ misturador
45AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Equipamentos Utilizados
2. Pavimentadora
Alta produção Melhora o conforto de rolamento Utiliza pouca mão de obra Dispensa o uso de formas Concreto mais econômico
Vantagens:
1. Central de Concreto
• Alta produção• Garantia da qualidade• Fácil mobilidade• Equipamentos compactos• Concreto mais econômico
46AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Trechos em Concreto
km 32km 35 km 39
km 26km 48 km 51
1º FASE (2000)km 32 - km 35
3,0 kmPav. Wirtgen SP 500Central ARCMOV 80
2º FASE (2001)km 35 - km 39km 48 - km 51
7,0 kmPav. CMI SF 3004
Central ARCMOV 80
3º FASE (2002)km 51 - km 55
4,0 kmPav. CMI SF 3004
Central ARCMOV 80
km 55
3º FASE (2002)km 23 - km 26
3,0 kmPav. CMI SF 3004
Central ARCMOV 80
km 23
47AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Quantitativos
Executado:Extensão 17,0 kmVolume de concreto 40.000 m3
Volume de CCR 3.900 m3
Previsto:Extensão 60 kmVolume de concreto 140.000 m3
Volume de CCR 13.500 m3
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
4. Execução de Whitetopping
Etapas Construtivas
49AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Etapas ConstrutivasA. Serviços Preliminares Desvio do Tráfego Regularização do Subleito na Faixa de Ampliação Regularização do Asfalto (Fresagem) Deslocamento / posicionamento da pavimentadora Instalação do Sistema de Referência
B. Execução das Placas Lançamento do Concreto Colocação das Barras de Transferência Espalhamento e Vibração do Concreto Colocação das Barras de Ligação
50AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Etapas Construtivas
Acabamentos Desempeno Manual / Mecânico Texturização Manual / Mecânica Cura Química Serragem das Juntas (Transversais e Longitudinais) Selagem das Juntas Juntas de Construção Encaixe com o Asfalto
C. Execução do Acostamento e Faixa de Segurança
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
A. Serviços Preliminares
52AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Desvio do Tráfego
Tráfego é desviado para uma pista.
Segurança do usuário
53AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Regularização do Subleito
Área de ampliação da plataforma
54AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Fresagem do Asfalto
Fresagem executada em pontos localizados, geralmente para concordar o greide final da pista de concreto.
55AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Deslocamento da pavimentadora
56AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Posicionamento da pavimentadora
57AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Instalação do Sistema de Referência
58AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Instalação do Sistema de Referência
Dois cabos de aço nas laterais aoequipamento
Quatro sensores (dois de cada lado)
59AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Sensores
Ski
Hastes
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
B. Execução das Placas
61AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Lançamento do Concreto
Execução de uma pista = 3,75 mNecessidade de uso de uma escavadeira hidráulica na frente da pavimentadora.
62AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Lançamento do Concreto
Utilização de caminhões basculantes
Execução de duas pistas de uma vez só = 7,50 m
63AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Colocação das Barras de Transferência
64AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Colocação das Barras de Transferência
65AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Espalhamento e Vibração do Concreto
Vibradores de alta freqüência
Comporta
Distribuidor helicoidal
Concreto (baixo slump)
66AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Colocação das Barras de Ligação
Barra de ligaçãoAço CA 50 – Ø 10 mm
67AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Acabamentos
68AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Desempeno Manual
69AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Desempeno Manual
70AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Desempeno Mecânico
Auto float
Float PanCMI SF 3004
71AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Texturização Manual
72AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Texturização Mecânica
Texturizadora - CIFALI TC 2604
73AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Cura Química
Mecânica
Manual
74AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Cura Química
2 minutos após a aplicação – temperatura ambiente ~ acima de 30 graus
75AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Serragem das Juntas Transversais
76AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Serragem das Juntas Transversais
Serras com disco diamantado
77AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Serragem das Juntas Longitudinais
78AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Colocação do material de enchimento
Selagem das Juntas
79AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Selagem das Juntas
Produto Utilizado: Sonomeric 1 – MBTMonocomponente autonivelante à base de poliuretano modificado com asfalto
80AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Selagem das Juntas
81AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Juntas de Construção
São executadas manualmente.
Cuidados no nivelamento da forma.
Efeito bump é geralmente causado por umamá execução da junta de construção.
82AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Detalhe do Encaixe com o Asfalto
Laje de transição – em cunha
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
C. Execução do Acostamento e Faixa de Segurança
84AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Execução do Acostamento e Faixa de Segurança
Faixa de segurança = 2,0 m
Solução : pavimento flexível
Acostamento : 3,0 m
Solução : pavimento flexível
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
4. Execução de Whitetopping
Controle Tecnológico
86AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
• Resistência à Compressão Axial (NBR 5739)
• Resistência à Tração na Flexão (NBR 12142)
• Moldagem e cura de CP’s cilíndricos ou prismáticos de
concreto (NBR 5738)
• Execução de pavimentos de concreto simples por meio
mecânico (NBR 7583)
• Manual de Whitetopping do DNER
• Manuais e Artigos Técnicos da ABCP
Normas Brasileiras / Manuais
87AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Cuidados:. Usado formas metálicas. . Atendido as normas de moldagem.. Após moldados, aplicado película de cura nos cp’s. . Não foram movimentados no período de pega. . O transporte dos cp’s para o laboratório foi cuidadoso.
Motivo:São os resultados dos cp’s que definem o atendimento ou não, das resistências especificadas dos concretos.
Moldagem dos Corpos de Prova
88AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Cura dos cp’s com água – em tanques
Cura dos Corpos de Prova
89AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Ensaios de Resistência
Compressão Axial
Tração na Flexão
90AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Traços Utilizados
SP 500 (1. fase) CMI SF 3004 (2. e 3. fase)
Cimento 411kg/m3 395 kg/m3Areia 807 kg/m3 649 kg/m3Brita n.1 447 kg/m3 827 kg/m3Brita n.2 671 kg/m3 579 kg/m3Água 160 l/m3 186 l/m3Teor de Argamassa 52,1 % 46,4 %Plastificante 0,882 l 1,382 lAbatimento 2±1 cm 4±1 cmFator a/c 0,39 0,47
91AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Resistências Médias
SP 500 (1. fase)
SF 3004 (2. e 3. fase)
Resistência a Compressão
(MPa)
33,4
35,7
Resistência a Tração (MPa)
4,6
5,0
Equipamento / fase
( Fck = 28 dias ) ( Fctm,k = 28 dias )
92AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Para comprovar a espessura e a resistência do concreto, extraímos alguns testemunhos.
Medir:Espessura.DensidadeResistência
Extração de Testemunhos
93AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Resistências CP’s x Testemunhos
OBS: Idade dos testemunhos = 240 dias
Moldagem
Extração
Resistência a Compressão
(MPa)
33,4
41,0
Resistência a Tração (MPa)
4,6
5,7
CP / Testemunho
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
5. Análise do Desempenho do Pavimento de Concreto
95AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Perfilógrafo Califórnia:Equipamento que serve para medir a irregularidade longitudinal de pavimentos de concreto em fase de construção.
Perfilógrafo Califórnia
Dos estados americanos que executam pavimentos de concreto, 36 utilizam o Perfilógrafo Califórnia para análise dodesempenho.
96AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Perfilógrafo Califórnia
97AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Índices de PerfilógrafoÍndice Internacional para Rodovias de Alto tráfego
<4747 - 6363 - 7979 - 95
95 - 110110 - 158158 - 174174 - 190190 - 205205 - 221221 - 237
>237
1051041031021011009896949290
Correção
1101081061041021009896949290
Correção
% DE PAGAMENTOVALORESmm/km AASHTO ACPA
Tabela que normalmente faz parte dos contratos de obras nos Estados Unidos e países da Europa.
Índice aceito mundialmente como normal – a empresa simplesmentecumpriu o contrato.
Será que, um dia, teremos no Brasilesta cláusula contratual ?
98AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Índices Medidos - Freeway
Fase 01: Fase 02: Fase 03:
Extensão: 3,0 km 7,0 km 7,0 kmFaixa interna: 208,64 104,58 49,77 Faixa central: 130,59 90,38 49,94Faixa externa: 131,78 43,13 60,75 Média segmento : 157,13 mm/km 80,90 mm/km 53,49 mm/km
AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
6. Visão Geral – Whitetopping Freeway
100AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Freeway
101AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Freeway
102AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Freeway
103AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Freeway
104AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Freeway
105AssociaçãoBrasileira deCimento Portland
Agradecimentos
Agradecemos a todos que, direta ouindiretamente, colaboraram para a
produção desta palestra.
MUITO OBRIGADO