200799 Pavimentos de Estradas II DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS

200799 – Pavimentos de Estradas II DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Prof. Carlos Eduardo Troccoli Pastana pastana@projeta. com. br (14) 3422 -4244 1 AULA 09

• Tipos de pavimentos rígidos Concreto Simples 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 2

• Tipos de pavimentos rígidos Concreto Simples com Barras de Transferência 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 3

• Tipos de pavimentos rígidos Concreto com Armadura Distribuída Descontínua sem Função Estrutural 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 4

• Tipos de pavimentos rígidos Concreto com Armadura Contínua sem Função Estrutural 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 5

• Tipos de pavimentos rígidos Concreto Estruturalmente Armado 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 6

• Dimensionamento do pavimento de concreto Fundação CBR Tráfego Contagem e classificação Concreto Resistência 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 7

• Cargas Máximas Legais Caminhões médios 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 8

• Cargas Máximas Legais Caminhões pesados 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 9

• Cargas Máximas Legais Reboque e semi-reboque 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 10

• Juntas Longitudinais de Articulação 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 11

• Juntas Longitudinais de Articulação 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 12

• Juntas Longitudinais de Construção 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 13

• Juntas Longitudinais de Construção 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 14

• Juntas Longitudinais de Construção, de encaixe macho-fêmea, bom barras de ligação. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 15

• Juntas Transversais de retração 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 16

• Juntas Transversais de retração Barra de transferência (com sua metade + 2 cm pintada e engraxada) 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 17

• Juntas Transversais de construção planejada de topo, bom barras de transferência. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 18

• Juntas Transversais de construção planejada de topo, bom barras de transferência. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 19

• Juntas De expansão 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 20

• Juntas De expansão 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 21

• Juntas Detalhe do corte e reservatório de selante das juntas 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 22

• Juntas Execução O momento correto para o primeiro corte é função da resistência do concreto nas primeiras idades e das condições climáticas do dia. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 23

• Juntas Transversal de retração e longitudinal de construção 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 24

• Juntas Exemplo projeto geométrico 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 25

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS O método de dimensionamento de pavimento de concreto estruturalmente armados baseia-se: 1. Determinação das tensões atuantes; 2. Determinação dos momentos fletores, de acordo com o modelo proposto por Westergaard. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 26

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Consideram-se duas condições de carregamento: 1. Toma-se as cargas atuando no interior da placa (mais favorável); 2. Leva em conta o carregamento na borda livre (mais desfavorável). 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 27

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS O cálculo estrutural é conduzido no no Estádio III, de acordo com as prescrições da norma NBR 6118, , considerando-se o emprego de telas soldadas produzidas com aço CA-60. . Para o concreto, considera-se que sua resistência seja superior a 25 Mpa, para que tenha resistência ao desgaste compatível cm grau de solicitação imposto aos pavimentos rodoviários. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 28

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS As juntas de construção e de retração deverão ser protegidas por mecanismos adequados de transferência de carga, como as barras de transferências. . Considera-se sempre o emprego de subbase, , dando-se preferência às tratadas com base cimento. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 29

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS O valor do suporte da fundação do pavimento é medido pelo coeficiente de recalque k, também denominado módulo de reação, cujo valore é determinado por meio de prova de carga estática ou, indiretamente por ensaios mais simples, como o Índice de Suporte Califórnia (CBR). Ver ÁBACO 2 e TABELA 1, 2 , 3 e 4. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 30

• ÁBACO 2 Relação entre Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Coeficiente de Recalque (k) do subleito Para CBR = 13% k = 6 kg/cm 2/cm 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 31

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FUNDAÇÃO DO PAVIMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Os pavimentos rígidos têm bom desempenho mesmo em terrenos com baixo valor de suporte, entretanto, a adoção de subbases confere benefícios que tornam imprescindível o seu emprego: 1. Impedem a ocorrência do bombeamento, caracterizado pela expulsão de finos plásticos através das juntas quando da passagem de cargas pesadas e na presença de água; 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 36

FUNDAÇÃO DO PAVIMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Os pavimentos rígidos têm bom desempenho mesmo em terrenos com baixo valor de suporte, entretanto, a adoção de subbases confere benefícios que tornam imprescindível o seu emprego: 2. Uniformizam o suporte da fundação; 3. Promovem incremento do coeficiente de recalque da fundação, notadamente quando sã empregadas sub-bases tratadas com cimento; 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 37

FUNDAÇÃO DO PAVIMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Os pavimentos rígidos têm bom desempenho mesmo em terrenos com baixo valor de suporte, entretanto, a adoção de subbases confere benefícios que tornam imprescindível o seu emprego: 4. Reduzem os efeitos prejudiciais de solo expansivos à estrutura do pavimento; 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 38

FUNDAÇÃO DO PAVIMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS As considerações relativas à erosão da subbase, à perda de material do topo da camada acarretada pela combinação de cargas pesadas e água e à movimentações verticais diferenciais do solo, devem ser feitas considerando uma determinada perda de suporte, isto é, uma redução do valor do coeficiente de recalque k, função do tipo de sub-base que está sendo empregada, de acordo com a perda de suporte da sub-base. O valor reduzido kr, é determinado com o auxílio da figura 2. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 39

FUNDAÇÃO DO PAVIMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 40

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ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS As juntas dos pavimentos de concreto revestem-se de especial interesse em função de ser potencialmente seu ponto vulnerável, estando sujeitas à ocorrência de defeitos, tanto no desempenho como na execução. Nos pavimentos armados, o problema pode ser minimizado pela introdução de armaduras de reforço nas juntas (Barras de Transferências). 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 42

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS • Para juntas longitudinais: • Para juntas transversais: Eficiência da junta Momento da borda livre da placa 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 43

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Portanto, quando a eficiência da junta for 100%, o momento atuante iguala-se ao momento interior da placa. Na ausência de dados mais específicos, é recomendável considerar a eficiência da junta em 45%; neste caso, o momento atuante será igual a: • Para juntas longitudinais: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 44

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Portanto, quando a eficiência da junta for 100%, o momento atuante iguala-se ao momento interior da placa. Na ausência de dados mais específicos, é recomendável considerar a eficiência da junta em 45%; neste caso, o momento atuante será igual a: • Para juntas transversais: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 45

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 46

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Dimensionar um pavimento estruturalmente armado para as seguintes características: ü CBR do subleito = 4% ü Sub-base de solo melhorado com cimento com 10 cm de ü ü ü espessura; Concreto armado com aço CA-60, fck = 25, 0 MPa e módulo de elasticidade E = 30. 000 MPa; Comprimento da placa : 15 metros; Coeficiente de atrito placa/sub-base: 1, 7; Carga máxima em eixo simples: 170 k. N = 170. 000 N. Pressão de enchimento dos pneus: q = 0, 7 MPa = 0, 7 x 106 Pa. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 47

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Configurações adotadas para os semi-eixos: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 48

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS • Posição do carregamento em relação às bordas: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 49

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 1. Determinação do k no topo do sistema, considerando uma sub-base de 10 cm de espessura sobre um subleito de CBR = 4%: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 50

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 1. Determinação do k no topo do sistema, considerando uma sub-base de 10 cm de espessura sobre um subleito de CBR = 4%: Para CBR = 4% TABELA 3 k = 30 MPa/m Considerando Perda de Suporte (PS) = 0 kr = 60 Mpa/m 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 53

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 2. Similarmente às estruturas de concreto, deve-se arbitrar a espessura do pavimento; em função das cargas Espessura tentativa Determinação do k no topo do elevadas, recomenda-se a espessura tentativa de 16 cm. Neste caso, o raio de rigidez relativo é: Portanto: E = 30. 000 Mpa. h = 0, 16 m. k = 60 Mpa/m 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 54

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 2. Similarmente às estruturas de concreto, deve-se arbitrar a espessura do pavimento; em função das cargas Espessura tentativa Determinação do k no topo do elevadas, recomenda-se a espessura tentativa de 16 cm. Neste caso, o raio de rigidez relativo é: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 55

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 3. Determina-se inicialmente a área de contato e as dimensões básicas para o Eixo Simples: • Área de contato (A) pneu x pavimento (m 2): PR= 170. 000/4 N q = 0, 7 x 106 Pa 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 56

DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 3. Determina-se inicialmente a área de contato e as dimensões básicas para o Eixo Simples: W 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 57

DIMENSIONAMENTO = 0, 341 DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 4. Determinação de N no centro da placa: RODA (1) : Raio de rigidez relativa N 1 = 300 (1) 30/11/2020 0, 52 (2) 200999 - Pavimentos de Estradas II 58

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 4. Determinação de N no centro da placa: RODA (2) : (1) 30/11/2020 N 2 = 100 (2) 200999 - Pavimentos de Estradas II 59

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 4. Determinação de N no centro da placa: RODA (2) : Nc (1) 30/11/2020 N 2 = 100 (2) 2 N 0 + 0 4 1 = N 0 = 0 c N 0+1 0 3 = 200999 - Pavimentos de Estradas II 60

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 5. Determinação de N na borda livre da placa: RODA (1) : (2) N 1 = 573 52 0, (1) 30/11/2020 0, 16 61

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 5. Determinação de N na borda livre da placa: RODA (2) : (2) 52 0, N 2 = 240 (1) 30/11/2020 0, 62 62

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 5. Determinação de N na borda livre da placa: RODA (2) : (2) 2 N 3 + 1 8 1 = N 0 = 4 b N 3+2 7 5 = b N 52 0, N 2 = 240 (1) 30/11/2020 0, 62 63

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 6. Cálculos dos momentos: Nc = 400 q = 0, 7 x 106 Pa. l = 0, 65 m • 30/11/2020 No interior da placa (Mi) em Nxm/m: 200999 - Pavimentos de Estradas II 64

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 6. Cálculos dos momentos: Nb = 813 q = 0, 7 x 106 Pa. l = 0, 65 m • 30/11/2020 Na borda da placa (Mb) em Nxm/m: 200999 - Pavimentos de Estradas II 65

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 7. Determinação da armadura estrutural: k 3 d = 16 -3=13 cm • Cálculo da armadura no interior da placa: TABELA 30 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 66

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 7. Determinação da armadura estrutural: k 3 d = 16 -3=13 cm • Cálculo da armadura no interior da placa: TABELA 30 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 67

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 7. Determinação da armadura estrutural: k 3 Tela Q 283 • Peso = 4, 48 kgf/cm 2 Fios de 6 mm nos dois sentidos Espaçamento entre fios = 10 cm d = 16 -3=13 cm Cálculo da armadura no interior da placa: TABELA 30 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 68

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 7. Determinação da armadura estrutural: • Cálculo da armadura na borda da placa: TABELA 30 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 69

Telas Soldadas Tipo Q (Aço CA-60) 2 telas Q 283 Área = 2 x 2, 83 = 5, 66 cm 2/m 30/11/2020 70

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 7. Determinação da armadura estrutural: • Cálculo da armadura na borda da placa: TABELA 30 2 x tela Q 283 Peso = 2 x 4, 48 kgf/cm 2 Fios de 6 mm nos dois sentidos Espaçamento entre fios = 10 cm 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 71

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 8. Determinação da armadura de retração: As armaduras determinadas levam em consideração apenas os esforços produzidos pelas cargas externas, não tendo sido consideradas as tensões que se originam pela movimentação da placa em função das variações térmicas, ou mesmo pela retração hidráulica. Caso se deseje empregar placas de comprimento superior ao normalmente empregado nas placas de concreto simples, que variam em torno de 5 m de comprimento, deve-se adotar armação complementar, posicionada na face superior da placa. 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 72

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 8. Determinação da armadura de retração (As) em cm 2/m: L = 15, 00 m h = 16 cm f = 1, 7 Telas Soldadas Q 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II Tela Q 138 73

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 9. Emendas Armaduras: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 74

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 10. Detalhamento do Pavimento: Armadura Superior Armadura Inferior Armadura de Borda 30/11/2020 – Tela Q 138 – Tela Q 283 – 2 x. Tela Q 283 200999 - Pavimentos de Estradas II 75

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 10. 1. Armadura Superior: 30/11/2020 Armadura Superior – Tela Q 138 Armadura Inferior – Tela Q 283 Armadura de Borda – 2 x. Tela Q 283 200999 - Pavimentos de Estradas II 76

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 10. 2. Armadura Inferior: Armadura Superior – Tela Q 138 Armadura Inferior – Tela Q 283 Armadura de Borda – 2 x. Tela Q 283 N 2 + N 3 N 3 Q 283 (2, 45 x 0, 77 m) 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 77

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 10. 3. Corte AA: Armadura Superior – Tela Q 138 Armadura Inferior – Tela Q 283 Armadura de Borda – 2 x. Tela Q 283 TELA Q 283 Comprimento definido no projeto inicial Pavimento de Concreto Estruturalmente Armados 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 78

DIMENISONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS Sequência de Dimensionamento: 10. 4. Corte BB: Armadura Superior – Tela Q 138 Armadura Inferior – Tela Q 238 Armadura de Borda – 2 x. Tela Q 238 TELA Q 283 Detalhe da armação da borda livre Pavimento de Concreto Estruturalmente Armados 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 79

30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 80

60 60 25 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 81

Flexão normal simples seção retangular – Valores de k 3 0, 280 k 6 = 142, 9 fck = 25 MPa 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 82

Flexão normal simples seção retangular – Valores de k 3 30/11/2020 83

Flexão normal simples seção retangular – Valores de k 3 k 6 = 70, 3 fck = 25 MPa 0, 291 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 84

Telas Soldadas Tipo Q (Aço CA-60) 30/11/2020 85

Telas Soldadas Tipo Q (Aço CA-60) 30/11/2020 86

ANÁLISE DAS JUNTAS DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ESTRUTURALMENTE ARMADOS 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 87

Determinação de N no centro da placa: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 88

Determinação de N no centro da placa: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 89

Determinação de N na borda livre da placa: 30/11/2020 200999 - Pavimentos de Estradas II 90