XIV SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CIÊNCIAS INTEGRADAS DA UNAERP CAMPUS GUARUJÁ
Necessidades Energéticas e Consequências Ambientais
Importância da Determinação do Índice de Suporte Califórnia (CBR) na Execução de Pavimentos Flexíveis
Bianca Oliveira Santo da Silva Estudante do Curso Engenharia Civil
Universidade de Ribeirão Preto - UNAERP Campus Guarujá bianca__oliveiraa@hotmail.com
Felipe Lima Rodrigues
Estudante do Curso Engenharia Civil
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP Campus Guarujá lipegj07@gmail.com
Luiza Fernanda da Silva Estudante do Curso Engenharia Civil
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP Campus Guarujá luizzafernandadasilva@hotmail.com
Victória dos Santos Juiz Estudante do Curso Engenharia Civil
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP Campus Guarujá victoria.juiz02@hotmail.com
Rodrigo Coelho Roberto
Professor do Curso de Engenharia Civil
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP Campus Guarujá rodrigobeng@gmail.com
Resumo:
Esse trabalho tem como objetivo principal conhecer algumas características importantes na pavimentação assim como os materiais e métodos para a execução desse tipo de estrutura vastamente utilizada na infraestrutura de cidades e das estradas que as ligam.
Palavras-chave: pavimentação; execução; estruturas.
Summary:
This work has as main objective to know some important characteristics in the paving as well as materials and methods for an execution of the type of structure widely used in the infrastructure of cities and in the roads that as they connect.
Key-words: paving; execution; structure
Seção 4 - Curso de Engenharia Civil - Meio Ambiente Apresentação: Oral
1. Introdução.
No Brasil a maior parte do meio de transporte é o rodoviário, sendo que grande parte desses veículos são utilizados para transporte de mercadorias, tornando então as estradas o principal acesso para o escoamento dessas mercadorias no país. Nota-se que não são feitos estudos apropriado na preparação das estradas, seja de grande, media e ou pequena importância econômica.
Construir uma rodovia sem terraplanagem ou a compactação adequada, causa então tragédias, principalmente em épocas de muitas chuvas que acaba gerando acidentes devido ao grande número de buracos na pavimentação.
A compactação é uma forma de consolidar o solo, aumentando a sua resistência ao cisalhamento, aumentando o peso especifico e diminuindo o indicie de vazio, melhorando então as propriedades do solo, com isso começa-se a pavimentação. De acordo com Bernucci (2008), pavimentação é uma superestrutura constituída por varias camadas como revestimento, base, sub-base, reforço do subleito, regularização do subleito e subleito.
Quando esse solo apresenta características inadequadas para a construção de estradas, como baixa resistência. O fato é que cada vez mais cedo à pavimentação das rodovias estão apresentando fissuras, trincas, rachaduras, buracos e recalques, gerando assim esforços não dimensionados e gerando custos de manutenções não previstos no planejamento das rodovias. Esses problemas podem acontecer por vários motivos, por exemplo, a falta de compactação, descumprimento de normas e entre outras coisas. Devido a esses fatores a compactação do solo pode estar comprometida, gerando assim os problemas acima citados, por meio dos os resultados dos testes Califórnia Bearing Ratio, onde são coletadas e analisadas as amostras.
Para a verificação dos solos é necessário o teste de Índice de Suporte Califórnia (ISC), sendo hoje um dos métodos mais conhecidos de dimensionamento de pavimentos flexíveis, que é feito através de uma amostra de solo contida em um
cilindro, onde é aplicada certa quantidade de golpes de um soquete sobre o solo onde a amostra e submersa na água durante quatro dias, após o termino do ensaio obtém o aumento, e a penetração e sua umidade. Por meio dessa pesquisa teve-se o conhecimento da análise da expansão e do teste penetração para solos, onde os resultados da expansão e penetração do solo foram obtidos por meio do ensaio Califórnia Bearing Ratio (CBR).
2. Objetivos.
2.1 Objetivo Geral:
Conhecer um pouco sobre a definição de pavimentação e como são formadas as bases de uma pavimentação.
Este trabalho apresenta a importância dos estudos das condições de suporte do subleito para a execução de pavimentos flexíveis, por meio do ensaio tecnológico de determinação do índice de suporte Califórnia (CBR) que é um coeficiente amplamente utilizado para o dimensionamento de todas as camadas dos pavimentos, garantindo assim a sua qualidade técnica.
2.2 Objetivo Especifico:
Para este trabalho iremos abordar assuntos sobre os pavimentos flexíveis.
Sintetizar a execução do pavimento flexível;
Explicar os processos empregados no ensaio de CBR;
Analisar os resultados obtidos no ensaio;
Dimensionar as espessuras dos pavimentos;
3. Justificativa.
Podemos definir como pavimentação uma estrutura de múltiplas camadas construída sobre uma terraplanagem e destinada, técnica e economicamente a resistir esforços oriundos do tráfego e oferecer melhores condições de rolamento.
A previsão do desempenho futuro de um pavimento ou de medidas de manutenção a ele aplicadas é um problema extremamente complexo. Sua importância é tão elevada, contudo, que as pesquisas na área do desenvolvimento e calibração de modelos de previsão do desempenho têm sido intensas em todo o mundo.
4. Revisão bibliográfica. 4.1 Pavimentação
Com a necessidade de se locomover com maior facilidade, conforto e segurança, o homem, durante séculos, vem aprimorando as técnicas de execução dos caminhos no qual necessitam se locomover. Essas técnicas que passaram desde a invenção de ferramentas para facilitas a abertura de clareiras em meio de matas fechadas e utilização de árvores para travessias de rios até os pavimentos executados hoje em dia que são executados com base em estudos e cálculos
precisos. Hoje, a pavimentação tem uma importância tão grande que serve até para avaliar o quão uma cidade está desenvolvida com base na quantidade de ruas pavimentadas no município.
Pavimentação pode ser definida como uma estrutura de várias camadas construída sobre um terreno previamente preparado com a execução cortes e aterros que fornecem ao pavimento conforto e segurança, e tem a finalidade de resistir as cargas do trafego sempre visando a qualidade técnica da estrutura com o menor custo de projeto.
A pavimentação é dividida em 3 grupos, cada um com sua particularidade técnica e econômica, e são escolhidas a partir da necessidade do projeto com base nas características do tráfego, condições de relevo e o tipo de solo no qual a estrutura será construída.
4.2 Pavimentos flexíveis
Para entendermos a necessidade do ensaio de CBR na execução de pavimentos flexíveis devemos primeiramente entender o que é um pavimento flexível. O pavimento flexível pode ser constituído de 2 a 4 camadas dependendo do estado de suporte do subleito (solo existente). As camadas existentes em um pavimento flexível são o reforço do subleito, sub-base, base e revestimento como podemos ver na figura 1.
5. CBR Histórico e definição
No final da década de 30, O.J. Poter diretor da Divisão de Materiais do Califórnia Highway Departament, criou o ensaio CBR com o intuído de definir a resistência dos materiais granulares utilizados na pavimentação. O estudo classificava os pavimentos em dois tipos: de tráfego leve ou pesado, com base em uma curva era possível chegar a espessura ideal para cada pavimento. Algum tempo depois os resultados apresentados no índice foram associados a outras curas para ser usado também no dimensionamento de aeroportos e rodovias.
O CBR, por tradução Índice de Suporte Califórnia (ISC), pode ser definido como a relação percentual entre a pressão necessária para fazer penetrar, de maneira padronizada, um pistão numa amostra de solo convenientemente preparada e a pressão para fazer penetrar o mesmo pistão, à mesma profundidade, numa amostra padrão de pedra britada, ou material equivalente, exigindo a pressão de 1000psi para a penetração de 0,1” ou 1500psi para a penetração de 0,2”. (Senso, W 2007)
O Índice de Suporte Califórnia é um dos métodos mais aceitos para avaliar o modo que o solo se comporta, sendo nas camadas de fundação, ou nos componentes das camadas deste pavimento.
Figura 1: Camadas da Pavimentação Flexível
6. Execução do ensaio
Para realização do ensaio CBR é necessário retirar uma amostra do solo a ser analisado, para isso a extração da amostra do solo deve ser realizada no ponto exato que se deseja conhecer as propriedades do solo. As amostras devem ser cuidadosamente tratadas, preservando suas características principais, sem receber interferências externas como alteração significativa de temperatura e humidade. Após a extração da amostra é de fundamental importância a escolha de um laboratório conceituado que realizará o ensaio.
O material e separado e de acordo com o tipo de solo e a sua granulometria é passado por uma peneira que tem a função de segregar os corpos maiores que estão misturados no solo passando somente o material predominante. Após a primeira fase o material passar por mais uma peneira de granulometria diferente, só ai estará pronto para a realização do teste.
Uma porção material é depositado em um corpo de prova metálico de formato cilíndrico com aberto na parte superior.Após a análise do tipo de amostra é preciso verificar a energia de compactação necessária para cada tipo de terreno, para isso é utilizada uma tabela informar a energia de compactação que deverá ser empregada.
Os golpes são disferidos de forma distribuída para garantir a uniformidade na compactação. Acrescenta-se mais amostra e é realizada a compactação novamente, esse processo é repetido até o preenchimento completo do corpo de prova.
Durante a execução dos ensaios de compactação são utilizados dois tipos de ensaios de compactação os tipo “P” e tipo “S”, variando entre eles a quantidade de corpo-de-prova analisados.
Tabela: 1 – Energias de Compactação
Energia Tipo de Soquete Nº de camadas Cilindro Nº de golpes/ camadas Energia equivalente ao Método Normal Pequeno Grande 5 5 Grande Grande 36 13 AASHTO T 99-57
Intermediária Grande 5 Grande 28 DNER
M 48-46
Modificada Grande 5 Grande 60 AASHTO
T 180-59 Soquete pequeno Peso de 5 1b Altura de queda 12” (2,475 kgf) (30,5cm) Soquete grande Peso de 10 1b Altura de queda 18” (4,475 kgf) (45,72cm)
Cilindro grande Diâmetro 15,2cm
O roteiro a ser seguido para a execução do ensaio é:
Indicar a provável massa específica máxima e unidade ótima de compactação
para a energia de compactação estabelecida.
Peneirar o material, observando se permanece alguma partícula na peneira, se todo o material passar o ensaio continua. Se alguma fração de material
ficar retido na peneira ele é peneirado novamente em uma de maior granulometria e essa porção retida é classificada como pedregulho e é substituída por mais material da amostra.
A compactação dos corpos de prova são feitas de modo uniforme. De acordo
com a quantidade de golpes necessários por camada, são distribuídos entre as periferias e o centro do corpo de prova de forma contínua seguindo uma sequência estabelecida, exemplo: para 13 golpes/camada, são distribuídos seis golpes na periferia um no centro, e os seis últimos na periferia.
É seguido um procedimento de compactação dos corpos-de-prova que são
executados de forma uniforme com golpes na periferia e no centro do corpo de prova. É seguida uma sequência de acordo com a quantidade de golpes/camadas, exemplo: para 13 golpes/camada são aplicados seis golpes na periferia e o sétimo no centro e os outros seis na periferia novamente.
Após o fim da compactação e a pesagem do compor de prova é colocada
uma anilha com um determinado peso na parte superior para manter pressionada a amostra de solo, o corpo de prova é mantido submerso durante um tempo para verificar algumas propriedades do solo como a capacidade de absorção de água, densidade e variação de volume.
Ao término do ciclo submerso que varia de acordo com tipo de solo e estudo a
ser realizado, o corpo de prova é retirado e o material é analisado. É verificado volume final e com isso a capacidade de expansão do solo.
Após a análise volumétrica o solo passa por um ensaio de perfuração onde ele é colocado em um equipamento que aplicará uma pressão até o rompimento do material que está compactado, testando a resistência do solo à compressão.
7. Dimensionamento do pavimento flexível
Após a determinação do CBR podemos iniciar o processo de dimensionamento do pavimento flexível com base nos resultados obtidos a partir do ensaio.
Pode-se definir como dimensionamento a determinação das espessuras das camadas estruturais de um pavimento (reforço do subleito, sub-base, base e revestimento). (Senço, 2007)
8. Materiais e métodos.
A pesquisa foi realizada utilizando materiais de pesquisa muito completos e bem-conceituados como livros, normas e sites, com linguagens técnicas de fácil entendimento que ajudou a compreender a importância das análises de suporte do solo para executar pavimentos flexíveis que atendam as normas de qualidade e mantendo os custos de projeto sempre no mínimo.
Para compreender melhor o assunto, um dos métodos utilizados foi a realização de uma visita técnica na empresa Falcão Bauer onde podemos ver de perto todos os maquinários utilizados nas análises, além de poder trocar
informações com os técnicos que trabalham diretamente com esses ensaios. Essa troca de informação foi de vital importância para a pesquisa que, até então estava sendo feita somente baseada e livros e artigos.
9. Conclusões.
As vias de transito estão presentes em nosso cotidiano, pois fazemos uso delas diariamente para locomoção, facilmente observamos os seus benefícios e os problemas causados por uma falha em sua execução ou conservação.
Para a realização de uma boa pavimentação é necessário considerar todas as variáveis que foram apresentadas como parte integrante do processos como: tipo de solo, materiais utilizados, nível de compactação entre outros. É de fundamental importância seguir todos os procedimentos estabelecidos para a execução da atividade.
Quando são tomados os cuidados necessários para execução da pavimentação e a população respeita os limites de resistência estabelecido e indicados através das placas de transito, o pavimento permanecerá em boas condições por um grande espaço de tempo até o seu desgaste natural.
Portanto a conservação das vias de transito não é somente responsabilidade da empresa executante e dos órgãos de fiscalização, os usuários também possuem grande parcela de contribuição para uma via mais segura.
10. Referências.
SENÇO, Wlastermilr. Manual de técnicas de pavimentação. Vol 1. 2. ed. São Paulo: Pini, 2007. p. 761.
MEDINA, Jacques de; MOTTA, Laura Maria Goretti da. Mecânica dos pavimentos/ Jacques de Medina e Laura Maria Goretti da Motta. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2015. p. 620.
