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UNIDADE VII

INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS

DE DIMENSIONAMENTO DE

PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

7. DIMENSIONAMENTO

7.1 INTRODUÇÃO

O dimensionamento de um pavimento consiste na determinação das camadas de reforço do subleito, sub-base, base e revestimento, de forma que essas camadas sejam suficientes para RESISTIR, TRANSMITIR e DISTRIBUIR as pressões resultantes da passagem dos veículos ao subleito, sem que o conjunto sofra ruptura, deformações apreciáveis ou desgaste superficial excessivo.

Um pavimento é um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes sobre um semi-

espaço infinito, que é o subleito. O problema do dimensionamento consiste em considerar um ponto P qualquer do sistema solicitado por uma carga de roda Q/2 que gera uma pressão de contato q e verificar o estado de tensão e de deformação resultante, visando prever se haverá ou não ruptura.

O dimensionamento pode partir da consideração de que as cargas aplicadas são estáticas; no

entanto, ele é submetido a CARGAS REPETIDAS, sofrendo, devido a essa repetição, deformações permanentes e elásticas, que serão tanto maiores quanto maior for o número de solicitações.

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7.2 CRITÉRIO GERAL DE DIMENSIONAMENTO

As principais grandezas e os principais parâmetros que levam às primeiras noções de

dimensionamento são: a) A carga de roda, embora resulte numa superfície de contato com o pavimento

aproximadamente elítica, essa superfície pode ser considerada circular de raio r (já visto na UNIDADE II).

b) Essa carga de roda provoca uma distribuição de pressões, sob o pneu, parabólica,

resultando em pressão nula no perímetro da superfície de contato e máxima no centro dessa superfície. Podem, porém, considerar a pressão de contato uniformemente distribuída q na superfície de contato circular.

c) O subleito recebe, na interface com o pavimento, uma pressão inferior à pressão de

contato e tanto menor quanto mais espesso o pavimento e quanto mais nobres os materiais componentes das camadas desse pavimento.

Figura 7.1 - Cargas no Pavimento (Fonte: Santana 1993)

RESUMO

Resumindo os elementos que foram vistos até aqui, pode-se dizer que o critério geral para o dimensionamento de pavimentos consiste em:

Partindo de uma carga repetida provocada pelo tráfego q e, em função das condições de suporte de semi-espaço infinito que é o subleito σz, calcular a espessura total necessária e as fatias correspondentes às camadas do pavimento, considerando nesse cálculo a qualidade dos materiais a serem utilizados nessas camadas, que pode ser representada pelo ângulo de distribuição de pressões α.

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São três os elementos ou grandezas a considerar inicialmente.

SUBLEITO: A pressão σz provocada na interface com o pavimento, que é a mínima condição de resistência a ser exigida desse subleito.

TRÁFEGO: Representado pela pressão de contato q. MATERIAIS DAS CAMADAS: Representados pelo ângulo α de alargamento do tronco de

cone de distribuição de pressões.

Os esforços mencionados levam à condição de equilíbrio:

Q/2 = π . r2 . q

σz = q . [ r2 / ( r + z . tg α )2 ]

De onde se podem deduzir duas expressões:

σz = q { 1 / [ 1 + (z/r) . tg α ]2 }

z = ( r / tg α ) . [ ( q / σz )

½ - 1 ]

Para uma carga de roda que provoca uma pressão de contato q, uniformemente distribuída num círculo de raio r, para um pavimento de espessura z, constituído de materiais que dão uma distribuição de pressões segundo um ângulo α, a resistência mínima do subleito deve ser σz.

Para uma carga de roda que provoca uma pressão de contato q, uniformemente distribuída num círculo de raio r, para um subleito de resistência σz e pavimento constituído de materiais que dão uma distribuição de pressões segundo um ângulo α, a espessura do pavimento deve ser z.

O critério referente a esta expressão tem aplicação principalmente no dimensionamento de PAVIMENTOS URBANOS, pois é muito freqüente a necessidade de se FIXAR A ESPESSURA DO PAVIMENTO previamente, quer pelas limitações de nivelamento da parte superior, devido aos nivelamentos de guias, sarjetas, soleiras e outros próprios das áreas urbanizadas, quer pelas limitações de nivelamentos no subsolo, pela possibilidade da existência de canalizações subterrâneas de gás, esgotos, água, luz, telefone e outras.

O dimensionamento deve partir, então, de uma espessura total fixada pelas condições citadas e se constitui numa verificação de poder o subleito receber as pressões distribuídas através da espessura. Se o subleito não apresentar as condições mínimas exigidas, deve-se providenciar a substituição do solo do subleito por um solo que atenda àquelas condições mínimas.

O critério referente a esta expressão

tem aplicação principalmente no caso de RODOVIAS EM ZONAS RURAIS. Nesse caso, as limitações de nivelamentos praticamente inexistem, pois essas rodovias se desenvolvem em regiões sem os melhoramentos citados no caso urbano.

Assim, deve-se providenciar o levantamento da qualidade dos materiais componentes do subleito e, com base nesses resultados, dimensionar o pavimento, havendo certa liberdade na fixação da espessura total desse pavimento, sem grandes preocupações quanto às limitações de nivelamentos.

Tabela 7.1 – Comparação entre as expressões de resistência do subleito e espessura do pavimento.

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d) As especificações dos materiais que irão compor as camadas do pavimento. e) Considerando que as pressões decrescem com a profundidade, as camadas

complementares da base, sub-base e o reforço devem obedecer a condições, quanto à qualidade, também decrescendo, ou seja, o material da base deve ser mais nobre que o material da sub-base, e a qualidade desta, superior à do reforço do subleito.

f) As condições climáticas influenciam o dimensionamento dos pavimentos na medida

em que maiores precipitações pluviométricas e maiores variações anuais de temperatura exigem cuidados especiais para manutenção das propriedades que levaram à escolha dos materiais.

g) As condições de drenagem devem ser consideradas adequadas para o

dimensionamento e, por conseguinte, durante todo o período de projeto e operação do pavimento.

� Água em excesso sempre provoca efeitos danosos de uma forma geral e, em particular, afeta a compactação de todas as camadas. Nos solos granulares, essa influência não se apresenta tão prejudicial, principalmente devido à maior superfície específica, que resulta em menos absorção de água. Nos solos finos, porém, as variações e umidade podem levar a significativa variação de volume, provocando a instabilidade. Solos finos que, secos, apresentam grande capacidade de suporte sofrem quedas sensíveis nessa capacidade por influência da umidade.

h) O grau de compactação tem uma influência evidente no comportamento de um

pavimento. Quanto maior o grau de compactação de um solo, maior resistência ele apresenta à deformação.

� Para solos granulares, essa regra é rigorosamente válida, para solos argilosos, porém, um excesso de compactação pode resultar em maior deformação, devido a outros fatores que podem ser influenciados por esse excesso de compactação. A escolha de equipamento adequado ao tipo de solo e espessura da camada dará ao solo a compactação conveniente.

i) A velocidade de aplicação das cargas pode ter influências também no comportamento

dos pavimentos. � Para solos granulares, velocidade de aplicação das cargas pode significar muito

pouco. Para solos finos, verifica-se que breve aplicação de carga – carga seguida de imediata descarga – não dá tempo para a água movimentar-se, considerando-se ainda que a água absorva parte da carga, resultando em pequenos recalques. Para carga aplicada lenta e prolongadamente, a água poderá ser expulsa, provocando recalque mais ou menos pronunciado, resultando em perda de capacidade de suporte.

j) A manutenção do pavimento ao longo do período de operação evidentemente é fator

importante para o seu comportamento.

k) O nível de serviço que solicita o pavimento influi também em seu comportamento, pois está ligado à constância de manobras com mudanças de direção e variações em amplos limites de velocidade.

� Uma rodovia de pequeno raio, rampas ascendentes íngremes, com tráfego intenso, tem o pavimento solicitado de maneira muito enérgica, quer pelas constantes manobras, quer pelas reduções constantes dos motores e ainda, pela constância da ação do atrito lateral provocado pela força centrífuga.

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7.2.1. Elementos considerados em alguns métodos de dimensionamento

Método

Resistência do subleito

(σz)

Tráfego

(q)

Materiais das camadas

(α)

Índice de grupo

IG

Veículos comerciais por dia. Leve, médio e

pesado.

Sub-base com IG = 0.

C.B.R.

C.B.R.

Carga de roda.

Sub-base com

C.B.R. ≥ 60 OU 80%.

Hveem

R

EWL

Coesão (C)

D.N.E.R.

IS

N

Equivalência estrutural

(k)

P.M.S.P.

C.B.R.

Veículos comerciais por dia, por direção. Muito

leve, leve, médio, pesado e muito

pesado.

Equivalência estrutural (k)

Tabela 7.2 – Elementos dos métodos de dimensionamento.

7.2.2. Fluxograma dos estudos

Na seqüência dos estudos necessários para definir qual o pavimento deve ser executado entre as diversas opções possíveis, a primeira etapa restringe-se às considerações técnicas. Os estudos dos esforços e suas conseqüências envolvem análises de tensões e deformações geradas pela passagem do tráfego previsto, incluindo ainda estudos de condições ambientais.

Por outro lado, os materiais com possibilidades de aplicação nas camadas do pavimento e o material constituinte do subleito deverão ser analisados para oferecer opções, principalmente enfatizando os materiais locais cuja utilização possa resultar em economia de transporte.

Esses estudos convergem para diversas opções, que devem ser apreciadas do ponto de vista econômico, chegando à seleção, pelo menos inicial, da estrutura do pavimento.

Em seguida, escolhida a estrutura que técnica e economicamente melhor atende às necessidades, o pavimento é executado e os estudos prosseguem, no sentido de avaliar o seu comportamento durante o período de vida útil. Esse comportamento definirá quais os serviços necessários à sua efetiva operação: manutenção ou restauração e reconstrução.

A análise econômica desses serviços, num processo de “feedback”, alimenta novas análises de custos, que permitem o aperfeiçoamento dos futuros projetos, ou até mesmo previsões que venham a incluir a fase de operação nos estudos que os definem, evidentemente apenas por avaliação.

Todos os dados e elementos utilizados no dimensionamento e os dados e elementos

decorrentes do acompanhamento, ao longo do período de projeto, do comportamento do pavimento, devem servir não só para eventuais decisões quanto à necessidade de reforços, como também para orientar novos projetos, numa colaboração em “feedback”, como mostrado no fluxograma a seguir:

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Figura 7.2 - Pavimento: Fluxograma

7.2.3. Vida Útil A vida útil dos pavimentos deve ser estimada na fase de projeto, pois é fator interveniente nessa fase. O gráfico a seguir mostra a relação entre as deflexões provocadas pelas passagens dos veículos e o tempo de vida. No início, tem-se a fase de consolidação pelo tráfego. A seguir a fase de deflexões recuperáveis, que corresponde à fase de vida útil para se chegar a fase em que as deflexões não são mais recuperáveis entrando o pavimento em fadiga.

Figura 7.3 – Vida Útil: ”Banheira”

A curva resultante, característica de vários materiais, devido a sua forma, pode ser conhecida como “Banheira”.

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7.3 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

Pavimento flexível já foi definido como aquele em que as deformações, até certo limite, não levam ao rompimento. Geralmente, o revestimento é betuminoso.

Devido à menor condição de distribuir as pressões ao subleito, quando comparados com os pavimentos rígidos, tem muita importância, no dimensionamento, a busca de materiais para as camadas de sub-base e reforço do subleito.

Podem-se distinguir dois tipos de métodos:

� Métodos empíricos; � Métodos teóricos.

Alguns autores propõem termos intermediários, como métodos semi-empíricos e métodos

semiteóricos, mas a própria definição da partícula semi não encoraja essa tentativa de maior detalhamento da classificação.

Os métodos empíricos baseiam-se em fórmulas, constantes e coeficientes decorrentes de experiências e verificações, sempre comparando resultados de cálculo com o comportamento, no campo, dos pavimentos, procurando dar um grau de sensibilidade compatível com as variáveis em jogo.

→ São concebidos a partir de bases não teóricas, baseando-se na experiência e na observação do comportamento de trechos experimentais. As suas aplicações limitam-se ao clima, materiais e condições de carregamento para as quais foram desenvolvidos.

Os métodos teóricos geralmente têm como ponto de partida a teoria de Boussinesq, que

admite o subleito como um semi-espaço infinito, contínuo, homogêneo, isotrópico, linear e elástico. O módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson dos materiais, quer do subleito, quer das camadas dos pavimentos, são grandezas que definem esses materiais, mas também fornecem as relações nas quais se baseiam as deduções feitas.

A. Métodos empíricos:

Entre os métodos empíricos, pode-se distinguir:

A.1 – Métodos empíricos que não empregam ensaios de resistência dos solos; A.2 – Métodos empíricos que empregam ensaios de resistência dos solos.

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� A.1 – Métodos empíricos que não empregam ensaios de resistência dos solos:

• A.1.1 – MÉTODO DO ÍNDICE DE GRUPO IG

É um método empírico baseado no denominado Índice de Grupo, IG. Esse valor depende apenas dos resultados de ensaio de granulometria e dos resultados dos índices físicos Limite de Liquidez LL e Índice de Plasticidade IP.

É um método concebido por Mr. D. J.Steele, engenheiro do Bureau of Public Roads. O IG é um classificador muito conhecido, mas só pesquisa as propriedades indesejáveis,

fornecidas pela fração fina do solo – silte, argila, húmus e outras -, não diferenciando as variações de atrito interno trazidas pela fração inerte, segundo sua natureza, tamanho e graduação.

Dada a própria maneira de calcular o Índice de Grupo, verifica-se que a faixa de solos de

boa qualidade, como o suporte, ou seja, a faixa de solos com IG=0, deixa sem definição outras características que poderiam alterar os resultados do dimensionamento. Uma significativa variação nos resultados de ensaio não oferece variação correspondente no cálculo do Índice de Grupo e, consequentemente, solos de características bastante diversas acabam por levar às mesmas espessuras no cálculo das camadas do pavimento.

No entanto, apesar dessas restrições, o método do Índice de Grupo permite obter o

dimensionamento do pavimento, baseado apenas nos ensaios normais de caracterização dos solos do subleito. Sendo esses ensaios praticamente obrigatórios como primeira etapa do estudo dos materiais do subleito, nada mais recomendável do que a utilização dos mesmos para se ter uma primeira idéia do dimensionamento.

Assim, o método do Índice de Grupo tem todas as condições para ser usado no pré-

dimensionamento do pavimento, fornecendo os primeiros dados que orientarão os estudos finais de dimensionamento e orçamento.

Acresce dizer que, juntamente com o método, apareceu a classificação de solos para fins

de pavimentação do HRB – Highway Research Board, classificação essa hoje de aceitação quase universal, independentemente do método de dimensionamento de pavimento utilizado.

• A.1.2 – MÉTODO DO HRB – Highway Research Board

É um método que tem também por base os resultados dos ensaios de caracterização de

solos, ou seja, os ensaios para determinação do Limite de Liquidez, do Limite de Plasticidade e de Granulometria. Assim, enquadra-se entre os métodos que não utilizam ensaios de resistência dos solos.

O método chamado do H.R.B. relaciona propostas de espessuras e materiais de camadas

com os grupos de solos de classificação da P.R.A., que são, em resumo, solos de dois grupos: solos granulares e solos finos.

o Solos granulares: são os grupos A -1, A -2 e A -3. o Subgrupos dos solos A -1: A -1-a e A -1-b. o Subgrupos dos solos A -2: A -2 - a e A – 2 - b.

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� Dos solos do grupo A -1, os solos do subgrupo A -1 - a podem ser

utilizados como sub-base e os solos do subgrupo A -1 - b podem ser utilizados como base.

o Solos finos: são os solos dos grupos A – 4, A – 5, A – 6 e A – 7.

o Subgrupos dos solos A – 7: A – 7 – 5 e A – 7 – 6.

A tabela 7.3 mostra as recomendações do H.R.B. para as espessuras das camadas do pavimento, com base na classificação de solos citada.

Grupo de solo →

Camada

↓

A-1-b não

Plásti co

A-1-a

Plásti

co

A-3

A-1-b não

plástico

A-2-b

plásti

co

A-4

A-4-7

A-5

A-5-7

A-6

A-7

Revestimento 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Base 0 13 13 15 20 20 20 20 20 Sub-base 0 0-30 0 0 0-30 5-40 10-40 0-34 0-35

Total 5 18-48 18 18 20-50 30-65 35-65 25-60 25-65

Tabela 7.3 – Espessuras recomendadas – carga máxima de 10.000 lb (4.540 kg) Os valores variáveis das espessuras de sub-base são funções da profundidade do lençol

freático.

o Solos do subleito A – 1 – 1 e A – 2 – b: o Se o lençol freático estiver a mais de 2 m (dois metros) de profundidade,

contados a partir da interface pavimento-subleito, não há necessidade de sub-base;

o Se o lençol estiver acima de 2 m (dois metros), deve-se utilizar sub-base com o máximo de espessura constante da Tabela 7.4.

o Subleitos com solos A – 4, A – 4 – 7, A – 5 e A – 6: o Lençol a mais de 1 m (um metro) de profundidade, utilizar a espessura

mínima de sub-base; o Para lençol a menos de 1 m (um metro) de profundidade, utilizar a

espessura máxima.

o Bases de solo-cimento: utilizar as espessuras constantes da Tabela 7.4.

Grupo de solo

Espessura da Base

A-1-b não plástico 0 cm A-1-a, A-2-a, A-2-b e A-3 13 cm

A-4, A-4-7, A-5, A-5-7, A-6 e A-7 15 cm

Tabela 7.4 – Base de solo-cimento

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o Subleitos com solos A – 6, A – 7: o Lençol freático a mais de 2 m (dois metro) de profundidade, não há

necessidade de sub-base; o Para lençol a menos de 2 m (dois metro) de profundidade, utilizar sub-base

com a espessura máxima.

o Os Solos A – 2 – a e A – 3: o Devem ser misturados com materiais aglutinantes, como asfalto ou argila

até uma espessura de 30 cm, para melhoria das condições de estabilidade.

O método do H.R.B., assim como o método do Índice de Grupo, não deve ter aplicação recomendada para projetos de rodovias de grande intensidade de tráfego; sua utilização deve, nesses casos, limitar-se a estimativa de espessuras de camadas em fase de estudos iniciais ou de anteprojeto. Por se basear também em ensaios de rotina, os dados estarão sempre à disposição para aquelas finalidades.

� A.2: Métodos empíricos que empregam ensaios de resistência dos solos:

• A.2.1: MÉTODO C.B.R. – Califórnia Bearing Ratio (Índice Suporte Califórnia).

Curvas originais de O. J. Porter

O método C.B.R., baseia-se essencialmente no ensaio de penetração C.B.R., idealizado por O. J. Porter, no Estado da Califórnia, em 1939. Foi depois estudado em profundidade pelo U. S. Corps of Engineers da U. S. Army, sofrendo várias adaptações e modificações, e é, ainda hoje, um dos métodos de dimensionamento mais conhecidos de dimensionamento que, embora não adotem os mesmos parâmetros para o tráfego e para a qualidade dos materiais das camadas, adotam o C.B.R. para identificar a qualidade do subleito.

Figura 7.4 – Ensaio C.B.R.

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Inicialmente, Porter imaginou o C.B.R. para avaliar o comportamento, sob a ação do

tráfego, de materiais granulares empregados na construção das camadas do pavimento. Desses estudos e observações, Porter relacionou o C.B.R. do subleito e intensidade de tráfego com as espessuras mínimas necessárias do pavimento. As curvas originais de Porter, curva A e B, levam a essas espessuras para tráfego pesado e leve, respectivamente.

Sabendo que é de 18.000 libras por eixo simples a carga legal máxima permitida no

Estado da Califórnia, a classificação do tráfego, feita por Porter, em pesado e leve demonstra que, já naquela época, havia a preocupação de levar em conta o número de repetições de carga durante todo o período de projeto.

Inicialmente, o método foi dirigido para dimensionar pavimentos puramente flexíveis, ou

seja, pavimentos constituídos de sub-base e bases granulares com revestimentos betuminosos de pequena espessura. Sabe-se que o coeficiente de recalque do subleito, um dos parâmetros em que se baseia o dimensionamento de pavimentos rígidos, pode ser obtido por uma correlação com o C.B.R., e que é uma extensão bastante ampla em sua aplicação.

Quando O. J. Porter foi substituído por Francis Hveem na direção da Divisão de Materiais,

no organismo rodoviário do Estado da Califórnia, o método C.B.R. de dimensionamento de pavimentos continuou a ser estudado pelo U. S. Corps of Engineers, principalmente para o dimensionamento de aeroportos, necessidade imediata no início de 1942, com a entrada dos Estados Unidos na Segunda Guerra Mundial. A pesquisa feita por aquele conjunto de técnicos para a escolha de um método de dimensionamento visava encontrar um método de rápida execução que não exigisse equipamento muito sofisticado, para a aplicação no próprio canteiro de obras e cujas densidades atingidas fossem praticamente as mesmas exigidas no campo. O método que mais atendeu a esses objetivos foi o de Porter.

Os estudos realizados levaram ao abandono das curvas A e B de Porter e à adoção de

uma família de curvas para o dimensionamento que, para aeroportos, variavam de carga de roda de 4.000 libras até 70.000 libras. Daí para frente, o método C.B.R. passou a ser conhecido também pelo nome de Método do U. S. Corps of Engineers.

Para rodovias, as curvas originais também tiveram de ser alteradas, considerando-se que

a curva A – tráfego pesado – passou a ser mais ou menos representativa de uma carga de roda de 12.000 libras, e não 9.000 libras, como no original, com área de contato entre pneu e o pavimento circular, dando uma pressão de contato q = 6 psi, cerca de 4,2 kgf/cm2.

Com base na teoria de Boussinesq, foi possível relacionar, a diversas profundidades, as

tensões máximas de cisalhamento impostas pela passagem das cargas do tráfego. Finalmente, foram relacionados os valores C.B.R. com essas tensões de cisalhamento, comparando as profundidades com as espessuras de pavimento dadas pela curva A.

A família de curvas para aeroportos acabou sendo adaptada para rodovias de uma forma

mais ou menos tranqüila, sem grandes considerações quanto à validade dessa extensão. A dificuldade inicial a ser vencida foi a de procurar, na família de curvas, qual ou quais seriam aplicáveis ao caso rodoviário.

o 7.000 libras / roda = 3.200 kgf / roda → Tráfego leve. o 9.000 libras / roda = 4.100 kgf / roda → Tráfego médio. o 12.000 libras / roda = 5.500 kgf / roda → Tráfego pesado.

O ábaco resultante relaciona a espessura do pavimento com o C.B.R. para cada uma das curvas, sendo o C.B.R. dado em escala logarítmica. Entrando-se com o valor de C.B.R. do subleito, traça-se uma vertical até encontrar a curva correspondente ao tráfego previsto, dado em

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kgf / roda, que deve ser a máxima carga de roda permitida pela legislação. Daí, uma horizontal indicará na escala de espessuras, a espessura total necessária do pavimento. Essa espessura total necessária deve ser interpretada como a espessura que permite pressões, na interface entre o pavimento e o subleito, inferiores à resistência desse subleito.

Esse procedimento deve ser estendido para:

• Tendo-se o C.B.R. do reforço do subleito, entra-se no mesmo ábaco com esse valor e, na mesma curva representativa do tráfego, obtém-se a espessura necessária de pavimento acima do reforço, ou seja, sub-base mais revestimento.

• Tendo-se o C.B.R. da sub-base, que, por condições técnica, deve ser superior a 20%, obtém-se, na mesma curva, a espessura do pavimento necessária acima da sub-base, ou seja, base mais revestimento.

Os materiais para a construção das bases de um pavimento devem ter C.B.R. no mínimo

igual a 80%. Para tráfego médio, pode-se admitir uma redução para 60% e, para tráfego leve, para 40%.

Para a validade dos resultados obtidos com a utilização do ábaco de dimensionamento,

impõem-se as condições:

• Um eficiente sistema de drenagem quer superficial, quer subterrânea; • Compactação do subleito e das camadas do pavimento, de acordo com as normas

especificadas. No caso de solos, na umidade ótima e na máxima, para a energia do Proctor especificado.

No caso brasileiro, como a carga máxima por eixo simples é de 10 toneladas, pode-se admitir como correspondente a curva referente à carga de 5,5 ton/roda.

As cargas de roda menores que 5,5 ton/roda só deverão ser usadas para

dimensionamento de estradas com pouca incidência de veículos comerciais. A própria maneira de determinação das espessuras, utilizando a carga de roda, indica a

importância do controle das cargas, sob pena de um carregamento excessivo, que o pavimento não tem condições de suportar.

• A.2.2: Método de Hveem

Teve sua origem no Estado da Califórnia, onde substituiu o método C.B.R., de Porter.

Francis Hveem, depois de estudar os métodos de construção e o acompanhamento do desempenho dos pavimentos, idealizou equipamentos especiais que melhor reproduzissem a compactação no campo e que melhor avaliassem a resistência de cada camada de um pavimento.

Em resumo, um pavimento pode romper, por falhas do revestimento, da base ou da

fundação. Para o dimensionamento são considerados três fatores principais:

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1. Efeito destrutivo ou de deformação do tráfego:

a. Os veículos são classificados de acordo com o número de eixos, sendo determinado o número de caminhões de cada tipo que passará sobre a via durante um período de 10 anos – vida útil do pavimento;

b. Os valores obtidos no item anterior são transformados em número de repetições

de carga de roda de 5.000 lb, que apresenta um efeito destrutivo equivalente. Este número de repetições é denominado EWL – Equivalent Wheel Load. A transformação é feita de acordo com uma tabela, usada pelo Califórnia Highway Departament. É importante notar que os valores indicados na tabela são válidos para os tipos de veículos existentes na Califórnia. Para utilização do método de Hveem, há necessidade de adaptar os valores de equivalência para a região em análise.

2. Resistência à deformação plástica – R – do solo do subleito:

a. Este valor é determinado por meio do Estabilômetro, que consiste em uma célula triaxial especial, por meio do qual medimos a pressão horizontal (Ph), correspondente a uma determinada pressão vertical (Pv) aplicada ao corpo-de-prova, para uma pequena deformação horizontal (D).

b. Os corpos-de-prova a serem ensaiados no Estabilômetro são compactados em um

compactador especial “Knealing Compactor”, que aplica uma série de “amassamentos” ao solo. Este compactador reproduz a mesma estrutura e as mesmas densidades obtidas no campo pelos rolos compressores, o que não se consegue pelos métodos de compactação estática ou dinâmica.

c. Após a compactação, os corpos-de-prova são submetidos a uma compressão

estática, até haver exsudação de água, sendo anotada a pressão de exsudação.

d. Os corpos-de-prova são então, submersos em água durante 16 horas e, por meio de um aparelho especial, é medida a força de expansão que cada um apresenta.

e. Após o ensaio de expansão, os corpos-de-prova são ensaiados no Estabilômetro,

determinado-se o valor R de cada um.

Fonte: Avaliação de soluções de reforço de pavimento asfáltico com simulador de tráfego na rodovia Rio Teresópolis – Marcos Antonio Fritzen – Rio de Janeiro 2005

3. Resistência à tração das camadas constituintes do pavimento:

a. Este valor, denominado por Hveem “coesão”, é medido por meio um

coesímetro. Os valores do coesímetro são adotados. b. Com os resultados de EWL (número de repetições de carga de roda), R

(resistência à tração) e Cm (coesão do conjunto das duas camadas), calcula-se, numa primeira fase, a espessura do pavimento, no ábaco próprio do método.

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Resumo das etapas do Método de Hveem

EWLEWL

IT log3

2log+

−=

Índice de tráfego

11*5,2

100100

+

−

−=

h

v

p

P

D

R

Resistência do subleito

( )12

2

21

21 * CC

ee

eCCm −

++=

Coesão

( )( )5

90095,0

mC

RITe

−=

Espessura do pavimento

Generalidades