O método que será apresentado para análise, segundo o fluxograma apresentado no anexo A, será o método adaptado de AASHTO (1993), que se refere ao reforço com geogrelha para pavimentos flexíveis. Esse método apresenta vantagens uma vez que existe apenas a introdução da variável TBR na equação original do método de dimensionamento de pavimentos da AASHTO (1993). Além disso, não existe a necessidade da realização de muitos outros ensaios que não os já tradicionais em projetos de pavimento.
A efetiva contribuição do emprego de geossintéticos na separação, filtração e reforço de camadas de estruturas de pavimentos flexíveis, de maneira geral, se dá
pelas seguintes variáveis no desempenho do pavimento segundo Trichês e Bernucci (2004, pág. 154):
• Espessura da camada granular a ser reforçada;
• Posição relativa do geossintético na camada granular; • Características mecânicas do geossintéticos;
• Capacidade de suporte (CBR) da camada de assentamento; • Forma de aplicação do carregamento: estático ou cíclico;
Em quase todos os experimentos, o principal indicador que quantifica a melhoria do desempenho do pavimento com a inclusão do geossintéticos é a taxa de benefício de tráfego, TBR (traffic benefit ratio), definida por:
TBR = NN Em que:
N é o número de repetições do eixo padrão de 82 kN que produz um determinado
afundamento em trilha de roda (T) no pavimento com o geossintético;
N é o número de repetições do eixo padrão de 82 kN que produz o mesmo afundamento em trilha de roda (T) no pavimento sem o geossintético.
Apresenta-se o método adaptado de dimensionamento de pavimentos, cuja equação é: 9,36 logSN+ 1 + log ∆PSI4,2 − 1,5" 0,4 +SN 1094 + 1$,% − − logTBR + 2,32 logMW' + ZS − 8,27 = 0 Onde:
∆PSI é a perda de serventia esperada durante o período de projeto (tipicamente, entre 1,7 e 2,2);
W' número de solicitações equivalentes ao eixo padrão de 82 kN, calculado com os
M o módulo de resiliência do subleito (psi);
Z o desvio padrão para a probabilidade de êxito que se quer para a estrutura
dimensionada (valores entre -0,84 e – 1,34 para probabilidade de êxito de 80 e 91%, respectivamente);
S o desvio padrão que leva em conta as incertezas das variáveis medidas e do
processo construtivo (tipicamente entre 0,44 e 0,49); TBR a taxa de beneficio de trafego;
SN o número estrutural considerando-se a contribuição da geogrelha.
SN o numero estrutural que representa a capacidade que o pavimento dimensionado deverá ter para atender ao trafego estimado para o período de projeto.
SN = aD + a.D.m.+ a0D0m0,
Sendo:
a1 o coeficiente estrutural do material da camada i;
D1 a espessura da camada i polegadas;
m1 o coeficiente de drenagem do material da camada i;
Nível de confiabilidade desejado
O nível de confiabilidade desejado (R) para uma rodovia coletora urbana varia de 80 a 95%. No dimensionamento é levado em conta através do termo Z x S. O valor de Z varia de acordo com a tabela abaixo, e o S varia de 0,4 a 0,5.
Nível de confiabilidade desejado e valor de ZR [AASHTO, 1993] Confiabilidade R (%) ZR 80 -0,841 85 -1,037 90 -1,282 92 -1,405 94 -1,555 95 -1,645
Para o exemplo proposto, selecionou-se uma confiabilidade de 90%, correspondente a um Z de -1,282, e um valor de S igual a 0,45.
Índice de serventia final (Pf)
A serventia de um pavimento representa a sua capacidade de servir ao tráfego. A medida da serventia é feita pelo índice de serventia presente (PSI), que varia de 0 (intrafegável) até 5,0 (em perfeitas condições de rolamento). Um pavimento flexível, recém-construído, apresenta um PSI inicial de (P0) em geral de 4,2. Normalmente a
serventia final adotada (Pf) para essa classificação de rodovia é igual a 2. Resulta,
então, em um ∆PSI de 2,2.
Módulo de resiliência do subleito
Quando não se realiza ensaio triaxial com cargas cíclicas, o MR pode ser
estimado através do modelo considerado pela AASHTO (1993), no exemplo usaremos um CBR de 4%, segue expresso à equação:
Mpsi = 1.500 CBR%
Coeficientes estruturais das camadas do pavimento
1- Revestimento de concreto asfáltico a
O coeficiente estrutural do concreto asfáltico pode ser estimado pelo modelo expresso na equação:
a =1,43E EË]
Ë]+ 27200
Onde:
EË] corresponde ao módulo de elasticidade do concreto asfáltico.
2- Camada base a.
O coeficiente estrutural da camada de base pode ser estimado pelo modelo expresso na equação:
a. = 0,249 log EÌ− 0,977
Onde:
Eb é o módulo de elasticidade médio da camada de base, em psi.
3- Camada de sub-base a0
O coeficiente estrutural da camada de sub-base pode ser estimado pelo modelo expresso na equação:
Onde:
EÍÌ é o módulo de elasticidade médio da camada de sub-base, em psi.
4- Coeficiente de drenagem (mi)
Considerando-se que, para as condições climáticas brasileiras, em menos de 5% do tempo o pavimento será exposto a níveis de umidade próximos à saturação e que as camadas de base e sub-base granulares têm uma boa qualidade de drenagem, pode- se estimar um valor para o coeficiente de drenagem ao redor de 1,1 (AASHTO, 1993). Para camadas executadas em solo, o coeficiente de drenagem pode variar de 0,75 a 1,0.
Dimensionamento da estrutura
Será realizado o dimensionamento de uma estrutura hipotética, com valores de entrada do processo bastante comuns, descrita por Trichês e Bernucci (2004, pág. 165). Por se tratar de um estudo teórico, serão avaliados diferentes valores de TBR, de modo a verificar a sensibilidade de variação das espessuras das camadas segundo essas variações de TBR.
A estrutura a ser analisada possui as seguinte variáveis apresentadas abaixo: Parâmetros de projeto ∆PSI 2,2 W' 3000000 MÍÎÌ 420kgf/cm2 (6000psi) EË] 33000kgf/cm2 (470800psi) EÌ 3000kgf/cm2 (42850psi) EÍÌ 1500kgf/cm2 (21425psi) Z -1,282 S 0,45
Os valores de módulo de elasticidade das camadas de concreto asfáltico, base e sub-base (EË], EÌ e EÍÌ, respectivamente) conduzem aos valores de coeficiente estruturais (a1) que aparecem na tabela seguinte:
Valores dos coeficientes estruturais Camadas a Revestimento (Concreto asfáltico) 0,44 Base (Brita graduada) 0,157 Sub-base (Macadame seco) 0,14
Com os dados de entrada apresentados, aplicamos o método adaptado de AASHTOO, (1993), que resultou nos seguintes resultados de SNÌÏ, com diferentes valores de TBR. TBR SN 1,0 4,20484 1,2 4,09752 1,4 4,00835 1,6 3,93226 1,8 3,86604 2,0 3,80752 2,2 3,75515 2,4 3,70783 2,6 3,6647 2,8 3,62512 3,0 3,58857 4,0 3,43928
Para um TBR igual a 1 é como se não existisse o reforço da geogrelha. Para fins de cálculo, se voltarmos na fórmula do número estrutural com a aplicação da geogrelha (8s; = aD+ a.D.m.+ a0D0m0), onde a primeira parcela representa o revestimento asfáltico, a segunda parcela representa a base e a terceira parcela representa a sub-base, e o coeficiente de drenagem é representado por Ъ. Usando como parâmetro a planilha de dimensionamento da prefeitura de São Paulo, citada anteriormente, nela utilizando os mesmo dados de entrada do exemplo aqui citado, chegamos a espessura da camada (D) do revestimento flexível em 5 centímetros e a espessura da camada (D.) da base em 17 cm, e levando em conta o coeficiente de drenagem do material (Ð) igual a 1,1, obtivemos as seguintes espessuras para camada de sub-base.
W Espessura da camada de sub-base, em centímetros [cm] 1,0 36 1,2 34 1,4 33 1,6 32 1,8 30 2,0 29 2,2 29 2,4 28 2,6 27 2,8 26 3,0 26 4,0 23
Dados de entrada executados no programa DimPav.
O W para os diferentes tipos de geogrelha avaliados, segundo Trichês e Bernucci (2004, pág. 155), varia de 2 a 4. No fluxograma apresentado foi levado em consideração as geogrelhas comercializadas em território brasileiro, que tem um
Faixa Exclusiva de Ônibus
Repetições do Eixo Padrão Tráfego Meio Pesado
Revestimento
Binder sob o revestimento? Base Sub-Base Material de Sub-Base CBR (%) 30 Reforço Material de Reforço CBR (%) Subleito Classificação MCT CBR (%) 4 Dimensionamento
Camada Espessura (cm ) CBR (%) Heq (cm) K K x H ΣΣΣΣ K x H ΣΣΣΣ K x H ≥ Heq
Revestimento 5,0 2,0 10,0 Binder 0,0 0,0 0,0 Base 17,0 1,0 17,0 10,0 Sub-Base 42,0 30,0 26,3 1,0 42,0 27,0 OK Reforço 0,0 0,0 0,0 0,0 69,0 OK Subleito 4,0 68,7 69,0 OK Tráfego Material
Concreto Asfáltico Usinado a Quente Características dos Materias das Camadas
Observações
3.000.000
Não Aplicável Macadame Hidráulico Não Aplicável Brita Graduada Simples
Sim Não
Concreto Asfáltico Usinado a Quente
Sim Não
Brita Graduada Simples
Sim Não Macadame Hidráulico Sim Não Não Aplicável Não Aplicável Sim Não NA'
Há necessidade de rachão para estabilização do subleito Dimensiona
intervalo de resistência à tração que varia de 15kN/m até 1600kN/m, assim cabe ao projetista determinar por meio de trabalhos já realizados qual o melhor valor de TBR para a geogrelha que irá determinar.
Abaixo segue a tabela com o intervalo de valores de resistência à tração das geogrelhas selecionadas:
Com base nos estudos de Trichês e Bernucci (2004, pág. 163), o valor usual para a TBR é 2, preferencialmente, o geossintético deverá apresentar um módulo secante superior a 600kN/m. 15 20 25 30 35 40 50 60 68 80 90 100 120 150 200 220 225 300 400 500 600 700 800 900 1000 1600 HUESKER FORTRAC T MACCAFERRI MACGRID EG GEOFOCO GEOGRELHA GEOSOLUÇÕES STRATAGRID GEOSOLUÇÕES STRATABASE INOVAGEO GEOGRELHA IG TEGAPE GEOGRELHA HUESKER FORNIT HUESKER FORTRAC M HUESKER FORTRAC MP
Escala de Resistência à Tração [kN/m]
5 CONCLUSÕES
Este trabalho teve como objetivo a criação de um mecanismo em forma de fluxograma com o intuito de instruir e auxiliar na escolha de geogrelhas face a diferentes necessidades na utilização do produto geossintético baseada em características técnicas dos produtos disponíveis no mercado brasileiro e nos resultados esperados na aplicação de cada geogrelha de acordo com informações fornecidas pelos fabricantes. O fluxograma explorou a função principal das geogrelhas para solos de baixa capacidade de suporte que necessitam de reforço através de geossintéticos, assim proporcionando mais precisão na decisão sobre a utilização de cada tipo de geogrelha.
De todos os fabricantes de geogrelha analisados, notou-se, em vários quesitos, deficiência ou falta de precisão no fornecimento de informações como processo de fabricação e propriedades relevantes para cálculo e dimensionamento dos materiais, principalmente no que tange o módulo de resistência à tração do produto. É possível que essa seja uma estratégia de mercado para que o cliente entre em contato direto com representante da marca.
Os métodos de dimensionamento apresentados se mostraram de grande utilidade para o desenvolvimento do trabalho e para comprovação da exequibilidade da proposta, assim como vão de encontro ao que alguns autores alegam argumentando que métodos de cálculo de reforço com geossintético apresentados atualmente não contemplam exemplos de dimensionamento detalhados, [...] fazendo com que a completa compreensão da proposta seja demasiadamente desgastante e onerosa, desestimulando, dessa forma, a aplicação desta tecnologia[...]. GARCEZ (1999, p.82)
De forma geral e considerando as dificuldades enfrentadas relativas à busca de informações técnicas e contato com fabricantes e representantes, o objetivo da pesquisa foi atingido com êxito demonstrando a síntese da pesquisa e a viabilidade da utilização do fluxograma proposto abrangendo obras de reforço em pavimentos, aterros e contenção. Sugere-se uma sequência na pesquisa complementando ainda mais as informações disponibilizando estimativa de custos por geogrelha e contato direto com os representantes de cada fabricante. Uma melhoria significativa no fluxograma poderia ser feita através de aplicação do modelo em sistema computacional para que a interface com o usuário se torne mais usual e facilitada.
REFERÊNCIAS
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ABNT NBR ISO 10318:2013 Geossintéticos – Termos e definições
ABNT NBR ISO 10319:2013 Geossintéticos – Ensaio de tração faixa larga
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ANEXO A
A seguir é apresentado o fluxograma de orientação para escolha de geogrelha de acordo com as classes de obra e aplicações em sua versão final.
Escala de amplitude de valores de resistência à tração de cada modelo de geogrelha analisada: 15 20 25 30 35 40 50 60 68 80 90 100 120 150 200 220 225 300 400 500 600 700 800 900 1000 1600 HUESKER FORTRAC A HUESKER FORTRAC T HUESKER HATELIT C MACCAFERRI MACGRID WG MACCAFERRI MACGRID EG MACCAFERRI MACGRID AR GEOFOCO PAVIMENTO 50/50 GEOFOCO GEOGRELHA GEOSOLUÇÕES STRATAGRID GEOSOLUÇÕES STRATABASE OBER FORTGRID INOVAGEO GEOGRELHA IG TEGAPE GEOGRELHA HUESKER FORNIT HUESKER FORTRAC M HUESKER FORTRAC MP