PAVIMENTAÇÃO COM BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO:

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PAVIMENTAÇÃO COM BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO:

ESTUDO DE CASO: COMPARATIVO DE DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO NA OBRA CLPA 02 EMPREENDIMENTOS IMOBILIÁRIOS LTDA

Eduardo Samuel da Costa Barbosa – eduardocbmg@outlook.com; Flávio Gabriel Romani Barbosa –

flavioromani@hotmail.com; Viviane Barbosa Bassi – viviane.bbassi@gmail.com

Daniel Lage Casalechi Professor Orientador

Resumo

O presente artigo tem como finalidade o estudo de caso da execução de uma obra de pavimentação com blocos intertravados de concreto, localizada na cidade de Pouso Alegre/MG, bairro Distrito Industrial. Serão descritas etapas do processo de execução, dentre elas, o estudo do solo, definição da taxa de permeabilidade, realização de ensaios de resistência a compressão nos blocos de concreto utilizados neste tipo de pavimento, demonstrando os resultados obtidos através de cálculos, estudos de materiais executados pelo empreendimento.

Palavras-chave: Pavimentação. Dimensionamento. Blocos intertravados.

1. INTRODUÇÃO

O uso de blocos de concreto intertravados para pavimentação teve seu início no fim do século 19, mas a evolução no uso desse tipo de pavimento só ocorreu após a segunda grande guerra. Nos anos 90, os blocos comumente vistos na Europa tiveram seu espaço no Brasil, tanto em ruas quanto em calçadas (FIORITI; INO; AKASAKI, 2007).

Atualmente, cada vez mais, blocos de concreto intertravados são usados para pavimentação, especialmente em logradouros públicos e privados. O crescimento na aplicação e uso dos blocos intertravados se deve as suas características, que incluem custo reduzido de reparo, reutilização e reaproveitamento de cerca de 94% das peças, mesmo com o custo de uma obra nova sendo entorno de 18% mais caro que o pavimento asfáltico o uso da pavimentação com blocos de concreto intertravados ainda é mais vantajoso quando visto a longo prazo uma vez que ao se analisar a vida útil, constata-se que os blocos de concreto são a melhor alternativa

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pois a vida útil deles é de no mínimo 20 anos enquanto a vida útil do pavimento asfáltico é de 8 a 12 anos. Ainda, quando se analisa o impacto ambiental da manutenção dos dois pavimentos, os blocos de concreto mais uma vez saem na frente pois possuem baixo impacto ambiental devido ao reuso das suas peças. Após sua execução o trânsito de veículos e pessoas pode ser liberado imediatamente, não havendo necessidade de um intervalo para a cura e a utilização.

Não é necessário muito tempo de treinamento após a contratação da mão de obra pois são peças de relativa facilidade em sua montagem.

A intensidade do trânsito e as propriedades do solo que constituem o subleito sob o pavimento determinarão sua estrutura. A estruturação desse tipo de pavimentação segue a seguinte ordem: leito, sub-base, base, camada de assentamento, contenção lateral, bloco de concreto e camada de rejunte (ABNT, 2011).

A espessura dos blocos muda conforme sua utilização. Em locais com trânsito leve de pessoas e carros são usados blocos de 6 cm, em locais de trânsito médio pode-se usar blocos de 8 cm e em locais de trânsito pesado são usados blocos de 10 cm (PREFEITURA MUNICIPAL DE SÃO PAULO, 2004)

Para dispor de resistência necessária para resistir a todos os esforços, os blocos tem de possuir uma morfologia em suas superfícies que lhes proporcione lisura e grande resistência a deterioração. Este modelo de pavimentação resiste a movimentos perpendiculares ao solo, horizontais, e movimentos de giro quando em contato com os blocos circunvizinhos. Com o objetivo de assegurar que os blocos estejam travados entre si, o encaixe deve ser preciso com dimensões bem delimitadas e juntas pouco espaçadas (CRUZ, 2007).

Embora exista muita pesquisa, esse é um tema que sempre precisa ser aprofundado, ainda que a construção deste modelo de pavimento consista em uma tarefa muito utilizada e difundida. Comumente é possível notar-se a falta de conteúdo tecnológico neste tipo de projeto, muitas vezes não há realização de ensaios, impedindo o correto dimensionamento, caracterização e aferimento do solo e dos blocos.

O objetivo deste artigo é realizar um estudo de caso junto com o dimensionamento de um pavimento de blocos intertravados de concreto no Condomínio Logístico de Pouso Alegre 2 (CLPA 02), no município de pouso alegre. Serão analisadas amostras do solo fornecida pela empresa; será feita a verificação de características do solo, através dos ensaios de limite de plasticidade, limite de liquidez, compactação, granulometria e ISC; será realizado ensaios nos blocos intertravados para verificar a resistência a compressão.

O dimensionamento do pavimento inclui basicamente a seleção dos materiais

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adequados utilizados e a delimitação exata da espessura necessária de cada camada que o constitui. A concepção inadequada do projeto pode levar a necessidade de manutenção repetitivas e até mesmo à recuperação em um curto período. Para que um projeto de pavimentação seja bom o suficiente, é importante analisar a maneira que os blocos foram dimensionados para que possa suportar a carga imposta pelo tráfego e fazer uma distribuição de seus esforços.

2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Histórico

O histórico dos pavimentos intertravados data de milhares de anos através do mundo, contendo registros de quase três mil anos a.C. da região da antiga Mesopotâmia atual região do Iraque e de dois mil anos a.C. no antigo império romano, onde utilizava-se um tipo semelhante para a pavimentação de vias que eram revestidas de pedras brutas (ABCP, 2010).

Com o tempo houve uma evolução do pavimento de pedras brutas para pedras talhadas de forma manual e começaram a ser chamados paralelepípedos. Para que houvesse um melhor ajuste entre as peças durante o processo de pavimentação as pedras tinham de ser moldadas, segundo Marchioni Silva (2011), a produção de pedras talhadas para a pavimentação possuía grande dificuldade pois era um processo artesanal e mesmo sendo trabalhada as peças ainda levavam um aspecto irregular o que deixava sua utilização no pavimento desconfortável.

Pela dificuldade no processo de fabricação, foi iniciado o uso de peças pré-moldadas de concreto. Segundo (Godinho, 2009) As primeiras peças foram fabricadas ao final do século XIX e alguns registros de patentes foram feitas antes da 1ª guerra mundial. O avanço dos pisos intertravados se deu após a 2ª guerra mundial em um período de restauração principalmente na Alemanha e Holanda.

A partir de 1950 os blocos evoluíram consideravelmente. As peças de concreto, no início, eram feitas para que ocorresse a substituição dos tijolos comuns com o tempo e suas vantagens se limitavam nos baixos custos e homogeneidade das peças (CRUZ, 2003).

O crescimento das tecnologias utilizadas na fabricação e execução dos blocos aconteceu em 1960, na Europa e em conjunto com o mercado econômico, se espalhou para o restante do mundo (PAGE, 1998). Porém no Brasil, seu uso teve início na década de 1970 e desde então, houve avanços nas técnicas de produção dos blocos. (HALLACK, 1999).

A partir de 1980, a pavimentação com blocos intertravados de concreto difundiu-se

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em grandes proporções em todo o mundo. É possível usar este bloco em praticamente todos os tipos de ambiente, pois possibilita grande harmonização tanto estética como estruturalmente.

Em meados dos anos 90, os blocos intertravados que eram mais comuns na Europa, ganharam mais espaço no Brasil tanto nas calçadas como também em vias.

O fator que possibilitou o grande desenvolvimento desse sistema, foi o equilíbrio ambiental, econômico e tecnológico, além de ser prático e confiável (FIORITI, 2007)

2.2 Definições

Segundo a normativa brasileira NBR 9781 (ABNT, 2013) fica definido pavimento intertravado como:

Um pavimento flexível cuja estrutura é composta por uma camada de base (ou base e sub-base), seguida por camada de revestimento constituída por peças de concreto justapostas em uma camada de assentamento e cujas juntas entre as peças são preenchidas por material de rejuntamento e o intertravamento do sistema é proporcionado pela contenção. (ABNT, 2013, p. 2).

Segundo FERNANDES (2013), da mesma forma que em outros tipos de pavimento, nos blocos de concreto intertravados o revestimento assegura o conforto necessário para a circulação de veículos e pessoas, e conforme o tipo e em conjunto com as camadas inferiores o mesmo permite o trânsito de veículos pesados ou leves. Também podem ser chamados de pavers os blocos de concreto intertravados, porém é importante frisar que o paver e o pavimento intertravado não são a mesma coisa. O pavimento como um todo é chamado de pavimento intertravado enquanto uma peça de concreto isolado é chamada de paver.

Segundo a ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland, blocos pré-moldados de concreto travados entre si através de contensão lateral e assentados sobre uma camada de areia constituem o pavimento intertravado. Então, através do atrito nas laterais que há entre as peças acontece a transmissão de uma parcela da carga que é investida sobre o pavimento de um bloco para outro o que garante o travamento entre as peças (FERNANDES, 2013).

2.3 Características e aplicações

A Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2010) diz que o modelo de intertravamento deste pavimento é o que define sua durabilidade. Fioriti (2007) diz que sua durabilidade pode chegar em até 25 anos. A ABNT (2013) classifica alguns

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tipos de deslocamentos das peças como:

• Deslocamento vertical: É tendência do revestimento de imergir quando aplicado uma carga central a um dos blocos;

• Rotação ou giração: É tendência da peça de rotacionar quando aplicado uma carga em sua extremidade.

• Deslocamento horizontal: É tendência dos blocos de se deslocar lateralmente quando aplicado por um esforço horizontal.

Os blocos podem ser feitos de materiais recicláveis ou até mesmo serem reutilizados caso o pavimento precise de uma manutenção em seu subleito ou em redes existentes abaixo de sua montagem sem deixar marcas visíveis, embora diversas pessoas digam que este tipo de pavimento não necessite de uma mão de obra especializada, é recomendado certa experiência em sua montagem, pois a má aplicação ocasiona deslocamento da peça e diminui a vida útil.

Porém mesmo se houver problemas em sua aplicação o reparo é fácil.

Segundo JÚNIOR (2007) este tipo de pavimento possui certa capacidade estrutural, porém é recomendado para vias com trânsito baixo, ainda segundo Júnior (2007), este pavimento tem conforto térmico, pois a absorção solar é menor comparado a outros tipos de pavimentos, a montagem é rápida e assim que finalizado, o tráfego sobre os blocos está liberado.

2.4 Estrutura do pavimento

A estrutura do pavimento intertravado caracteriza-se pelo revestimento em blocos, com alta durabilidade e resistência, assentados sobre uma camada de areia que é caracterizado como a sub-base, o bgs que é caracterizado como base e a terra compactada que é caracterizado como o subleito compactado. O revestimento e a areia de assentamento são contidos lateralmente, em geral, por meio-fio. A areia ou o pó de pedra é usada como principal material de rejuntamento.

A Figura a seguir indica um corte transversal do pavimento com blocos intertravados de concreto.

Figura 1 – Estrutura do pavimento com blocos intertravados de concreto

BASE BASE

SUB BASE SUB BASE

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Fonte: Projeto PAV-2730-EX-001 da empresa Infraestrutura Engenharia S/S (2021).

No pavimento intertravado as camadas indicadas na imagem acima e sua espessura dependem de alguns fatores como:

• Intensidade do tráfego que circulará sobre o pavimento;

• Características do terreno de fundação;

• Qualidade dos materiais constituintes das demais camadas.

A seguir serão descritas as características básicas de cada um destes elementos:

• Subleito

Durante a construção, o subleito da estrada deve ser nivelado e compactado antes de unir as camadas subsequentes. Quando a capacidade do subleito geralmente representada pelo California Support Index (ISC) é igual ou superior a 2% e a expansão do volume é de 2% ou conforme especificado abaixo, o subleito será considerado concluído para receber a base ou projeto de subleito. O objetivo é fornecer uma plataforma de trabalho firme na qual a placa inferior e a base possam ser compactadas (CARVALHO, 1998).

• Sub-base

Dependendo da sub-base, pode ser granular, solo selecionado, solo triturado ou solo tratado com aditivos, como solo melhorado com cimento Portland. O material base também será definido pelo valor ISC mínimo exigido (FIORITI, 2007).

• Base

A base é a camada que recebe as tensões distribuídas pela camada de revestimento e tem como função principal proteger estruturalmente o subleito das cargas externas, evitando deformações e deterioração do pavimento intertravado (CRUZ, 2003).

As camadas de assentamento destinam-se a servir de base para a colocação de blocos e fornecer uma superfície regular onde podem ser colocados e adaptados às suas tolerâncias dimensionais finais. Devido à rigidez do concreto e ao sistema de intertravamento dos blocos, o revestimento tem função estrutural, mas nos estágios iniciais de utilização, devido à

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acomodação inicial da camada de pavimentação, o pavimento intertravado produzirá pequenas deformações. Recomenda-se enquadrar a areia dentro da faixa de tamanho de partícula mostrada na tabela abaixo.

Tabela 1 – Faixa granulométrica recomendada para a camada de assentamento

Fonte: Empresa Betonlab (2021)

A forma dos grãos de areia utilizados afeta diretamente o comportamento e a deformação do pavimento intertravado, pois os grãos dos cantos apresentam maior coeficiente de atrito, o que leva a uma melhor distribuição de forças.

• Blocos de concreto intertravados

Existem três fases de execução para a camada de rolamento da camada compactada de rolos, a primeira é o assentamento dos blocos, a segunda é o acabamento nas bordas e meio-fio ou qualquer outro tipo de interrupção do pavimento intertravado, a terceira e última etapa é fazer vibrar os blocos na área executada. O assentamento de blocos intertravados deve evitar qualquer deslocamento dos blocos assentados e irregularidades na camada de assentamento. O instalador deve assentar peça por peça, de forma que a nova peça toque na peça já colocada e se mova verticalmente para baixo até repousar sobre a camada de assentamento. Liquidação de bloco intertravados pode ser feito através de equipamentos automatizados.

• Restrições laterais

Quando blocos de concreto são efetivamente grauteados, restrições laterais externas e internas garantem esta situação. A contenção deve ser feita colocando meios-fios com

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antecedência, ancorados para resistir ao esforço horizontal

2.5 Intertravamento dos blocos

Cada bloco adquire uma resistência ao deslocamento nas direções rotacionais, verticais e horizontais em juntamente aos demais blocos, assim caracterizando o princípio do intertravamento do pavimento. O intertravamento horizontal tem como finalidade impedir que o bloco se desloque horizontalmente em relação aos demais blocos e contribui na distribuição de esforços de cisalhamento horizontal sob a atuação do tráfego, principalmente em áreas de aceleração e frenagem. Knapton (1996 apud JUNIOR, 2007)

O que define o desempenho do intertravamento são suas juntas, quando preenchidas por areia ou pó de pedra e compactadas, independe do tamanho dos blocos ou formatos.

2.6 Modelo de Assentamento

O modelo de pavimento influencia tanto na estética do pavimento, quanto em seu desempenho, entretanto não á relatos de que influencie em sua durabilidade. Hallack (1998 apud MÜLLER, 2005).

Segundo (SHACKEL,1990 apud MÜLLER, 2005), o modelo de assentamento tipo

“espinha de peixe” é o modelo de assentamento que possuí o melhor nível de desempenho, este modelo possuí o menor valor de deformação permanente. Já o modelo de assentamento tipo fileira apresenta a maior taxa de deformação, principalmente paralelo ao sentido do tráfego.

No projeto qual é o estudo de caso, foi usado o modelo espinha de peixe.

Figura 2 - Modelos de assentamento de blocos

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Fonte: Hallack (1998 apud MÜLLER, 2005).

2.7 Formato dos Blocos Intertravados

Blocos intertravados podem ser fabricados com qualquer formato. Alguns modelos se destacam por serem mais utilizados.

Formatos de blocos que possuem mais lados e pontas são os que possuem um melhor intertravamento, pois ao acontecer o deslocamento os lados se apoiam, assim impedindo melhor sua movimentação.

Figura 3 - Modelos de blocos

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Fonte: Hallack (1998 apud MÜLLER, 2005)

2.8 Equipamentos para fabricação

Conhecer o processo de produção, as propriedades dos materiais e a execução da dosagem para a fabricação do pavimento intertravado é fundamental para sua melhor execução.

(HOOD, 2006).

O primeiro equipamento necessário para a execução deste tipo de pavimento é o misturador de concreto, este equipamento garante a homogeneização da massa para assim ser colocada na vibro prensa. (MARCHIORI, 2012).

O uso de misturadores tipo batedeira de bolo é o mais recomendado, este modelo possuí eixo helicoidal que força a mistura e possui o eixo vertical fixo e o eixo horizontal de pás. (FERNANDES, 2011)

O uso de betoneiras convencionais não é recomendado, pois o concreto por ser seco pode ficar muito denso ao fundo da betoneira. (ALCANTRA, 2015)

A vibro prensas é o principal equipamento para a execução dos blocos, este tipo de máquina produz artefatos de cimento Portland. Sua finalidade é que após colocado o material necessário em sua forma este equipamento tem a finalidade de vibrar e prensar o material para que todos os espaços vazios sejam preenchidos, assim mantém o controle de homogeneidade das resistências mecânicas, dimensões padrões e a textura do bloco. (FIORITI, 2007).

Possui dois tipos básicos de vibro prensas as de funcionamento pneumático e hidráulico. (CORRÊA, 20213)

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2.9 Materiais Utilizados Para Fabricação

Os materiais para a fabricação dos blocos são os seguintes: Agregados graúdos, agregados miúdos, água e cimento Portland e em algumas situações, são utilizados também minerais e aditivos químicos.

Os agregados graúdos mais indicados para a fabricação dos blocos intertravados são os oriundos do britamento de rochas estáveis pois apresentam, geralmente, melhor aderência com a pasta de cimento o que melhora a resistência mecânica.

Os agregados miúdos que podem ser utilizados para a fabricação dos blocos são os artificiais como o pó de brita basalto. Porém, estes são os menos utilizados por não serem encontrados com abundancia em determinadas regiões e o formato dos grãos dificulta a moldagem dos blocos e também exigirá mais pasta de cimento para a mistura.

Para a fabricação dos blocos intertravados, a água deverá estar livre de quaisquer substancias que são prejudiciais às reações de hidratação do cimento.

O cimento utilizado para a produção dos blocos intertravados deve respeitar as normas independentemente do tipo do cimento, conforme menciona a NBR 9781/2013. O cimento mais utilizado é o de alta resistência, resistente a sulfato, composto por pozolana.

A resistência mecânica é muito influenciada pelo tipo de cimento utilizado. Porém conforme é produzido, o tipo de equipamento utilizado, como é vibrado, também é importante para a resistência final dos blocos. O elevado consumo do cimento pode dificultar a produção dos blocos em função do nível de coesão muito elevado. (PETTERMANN, 2006)

2.10 Conceito do Solo

O termo chão possui vários conceitos, basicamente se refere ao chão indo para o chão.

Na mecânica dos solos, a palavra solo tem um significado específico para engenharia (TISCOSKI, 2009).

Além disso, segundo Tiscoski (2009), o solo está presente em quase todas as obras e é um dos materiais mais antigos utilizados na construção, sendo importante compreender as propriedades dos materiais para que se possa prever o seu comportamento face às solicitações.

Solo é o material produzido por intemperismo ou intemperismo da rocha, decomposição mecânica ou decomposição química. Solo é definido como um agregado não cimentado de partículas minerais e matéria orgânica decomposta (partículas sólidas), com líquido e gás nos

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vazios entre as partículas sólidas.

2.10.1 Classificação do Solo

O solo tem sua estrutura definida como arranjo ou as partículas configuradas entre si.

Alguns dos fatores que afetam a estrutura do solo são: a forma, o tamanho e a composição mineral das partículas. O solo pode ser dividido em duas categorias: Coesivo e não Coesivo.

2.10.1.1 Solos Coesivos

Os grãos dos solos coesivos são tão finos que geralmente são invisíveis a olho nu. Para entender o solo coeso, é necessário entender cada força aplicada entre as partículas de argila suspensas na água. Cada partícula pode se assentar ou ficar suspensa muito lentamente. O sedimento formado pelo assentamento de uma única partícula tem uma estrutura dispersa, com todas as partículas dispostas mais ou menos paralelas umas às outras. Quando têm potencial atrativo, podem ser capturados entre si e precipitar em flocos, formando flocos. A argila com estrutura floculada é leve e de elevada porosidade.

2.10.1.2 Solo não coeso

A estrutura do solo não coeso pode ser dividida em duas categorias: partículas isoladas e partículas alveolares. A organização do formato e do tamanho das partículas do solo e suas posições relativas afetam a densidade dos aglomerados, tornando possível uma ampla gama de índices de vazios. O solo com estrutura alveolar possui alto índice de porosidade, portanto, está sujeito a recalques quando submetido a altas cargas.

2.10.1.3 Índices Físicos do Solo

Os índices e relações descritos a seguir desempenham um papel importante nas propriedades do solo, pois dependem de sua composição e das proporções relativas entre eles (CAPUTO, 1988 apud TISCOSKI, 2009).

• Umidade: A umidade do solo pode ser definida como a razão entre o peso da umidade

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e o peso seco de um determinado volume de solo úmido.

• A gravidade específica aparente é a relação entre o peso total do material coletado e seu volume.

• O peso seco aparente corresponde à relação entre o peso seco total do material analisado e seu volume total.

• O índice de vazios é a relação entre o volume de vazios e o volume ocupado pela parte rígida do solo. Pode ser determinada em função da gravidade específica das partículas do solo e da gravidade específica aparente seca.

• Densidade: O estado natural de solos não coesos (areia, cascalho) é definido pela densidade ou densidade relativa.

• Porosidade é a relação entre o volume do poro e o volume total da amostra de solo.

• Saturação é a porcentagem de volume de água em 37 poros do solo. É a relação entre o volume de umidade e o volume de vazio.

• Gravidade específica aparente saturada refere-se à gravidade específica do solo que pode atingir a saturação sem qualquer alteração em seu volume.

• A gravidade específica aparente submersa é a gravidade específica efetiva quando o solo está submerso, que é equivalente à gravidade específica natural menos a gravidade específica da água.

3. METODOLOGIA 3.1 Estudo do solo

Os diversos tipos de solo podem ser separados em grupos. Em 1908 foi estabelecido por Atterberg os limites de consistência do solo, para definir as mudanças do estado de consistência. Logo após foi adaptado por Casagrande o procedimento apresentado por Atterberg para a mecânica dos solos, com o intuito de detalhar a textura dos solos com grãos mais finos e teor variável de umidade (TISCOSKI, 2009).

Diante disso foi constatado que a depender do teor de umidade a forma do solo se comportar pode ser dividida em quatro estados o liquido, plástico, semissólido e sólido.

Foram analisados pelos acadêmicos Eduardo Barbosa, Viviane Bassi e Flávio Gabriel alguns relatórios feitos junto ao Laboratório de controle tecnológico de materiais (Betonlab), estes ensaios foram responsáveis pelos resultados de grau de compactação do solo, conforme norma NBR 7182:2016, índice de suporte Califórnia segundo ABNT NBR 9895:2016 e análise

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granulométrica segundo ABNT NBR 7181:2016. Os resultados obtidos estão dispostos no tópico 4 que trata dos resultados dos ensaios.

3.1.1 Compactação ABNT NBR 7182:2016

Este relatório é responsável pelas informações de grau de compactação do solo, ele é feito através de um furo feito no solo com um cilindro, após isto é levado para análise em laboratório, lá se faz o teste de variação de umidade do solo, para verificar o ponto de compactação máxima para se obter a umidade ótima do solo, a energia de compactação é comprovada pela seguinte equação:

Onde:

E - Energia a ser aplicada na amostra de solo;

n - Número de camadas a serem compactadas no cilindro de moldagem;

N - Número de golpes aplicados por camada;

P - Peso do pilão;

H - Altura de queda do pilão;

V - Volume do molde.

Após a análise desta equação e o estudo do solo é dada informações como: Tipo de material estudado, umidade calculada, quantidade de água adicionada (ml), densidade úmida, densidade convertida, densidade seca e por último três gráficos informando a curva de compactação do material estudado, umidade do C.B.R e a expansão do material.

Este teste deve ser feito em diversos pontos de onde será a pavimentação, pois cada trecho possuí sua própria característica.

3.1.2 Índice de suporte Califórnia ABNT NBR 9895:2016

Este relatório também chamado como ensaio de CBR é responsável pela avaliação da resistência do solo, responsável pelo comparativo das propriedades mecânicas do material em estudo a uma brita padrão, este ensaio é essencial para a construção de uma pavimentação.

Este ensaio é dividido em três fases:

• Compactação do corpo de prova

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Os corpos de prova são compactados em cinco camadas, com energia de compactação normal (12 golpes/camada) ou intermediaria (26 golpes/camada) ou modificada (55 golpes/camada). A energia de compactação padrão é feita através da ABNT NBR 6457:2016 que descreve com detalhes o ensaio de compactação.

• Expansão

Após o teste de compactação do corpo de prova, estes são imersos em água por quatro dias, onde é posicionado em um medidor de deslocamento, podendo ser um refletômetro ou um relógio, sendo esta amostra medida a cada 24 horas. Os valores são apresentados de como expansão percentual com relação ao valor inicial.

• Resistência a penetração

Após o teste de expansão, é feito a drenagem dos corpos de prova por quinze minutos, assim levados para serem prensados, a uma velocidade de 1,27 mm/min por dez minutos. Assim obtém-se os dados de penetração (mm) por carga(N)/pressão (MPa).

Este ensaio foi feito pelo equipamento de prensa para ensaio CBR no modelo manual, demostrada ilustremente abaixo.

Figura 4 - Modelo prensa utilizada

Fonte: https://biopdi.com.br/ensaio-para-solos/prensa-cbr-prensa-marshall/

3.1.3 Análise granulométrica ABNT NBR 7181:2016

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Este relatório é responsável pelas informações de dimensões dos grãos, realizados por peneiras de diversas dimensões como: 3”, 2”, 1.1/2”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, nº 4, nº 8, nº 10, nº 16, nº 20, nº 30, nº 40, nº 50, nº 80, nº 100 e nº 200, balança analítica de precisão almofariz e pistilo, agitador de peneiras e estufa de secagem.

Para esta análise, o solo é colocado na estufa para sua secagem, pelo tempo necessário para ficar bem seco, após isso é colocado todas as peneiras empilhadas uma sobre a outra dentro do agitador, assim colocado o material na primeira peneira de 3” e assim ligado o agitador, o solo vai passando de peneira a peneira conforme suas dimensões forem permitindo, após isto é retirado todas as peneiras do agitador e pesado uma por uma para verificação da quantidade de material em cada uma e assim, feito o relatório de análise granulométrica.

Este relatório possuí os seguintes dados de cada peneira: Peso em gramas de material retido na peneira em determinada dimensão, porcentagem da amostra menor Nº10 em gramas, porcentagem de amostra total, porcentagem acumulada, porcentagem passada da amostra total, curva granulométrica.

3.1.4 Ensaios de Limites - Limite de Liquidez (LL) e de Plasticidade (LP).

Também conhecido como limite de Atterberg, esses testes permitem determinar o limite de consistência do solo. O termo consistência é usado para descrever um estado físico, ou seja, o grau de ligação entre as partículas da matéria. Quando aplicado em solo fino ou pegajoso, a consistência está relacionada à quantidade de água no solo, ou seja, ao teor de umidade.

Por exemplo:

A argila amolecerá quando a água for adicionada e, se for adicionada em excesso, formará uma pasta que se comporta como um líquido viscoso com resistência ao cisalhamento quase zero. Nesse caso, diz-se que a argila está no estado líquido.

Se a umidade for reduzida gradativamente, durante o processo de secagem lenta, a argila passa a apresentar certa resistência à deformação, podendo ser facilmente moldada sem alterações de volume, mantendo sua nova forma sem rachar. Este é o estado plástico.

Como a água é posteriormente perdida por evaporação, o volume da argila diminui e a dureza aumenta até que se torne quebradiça, este é um semissólido.

Conforme a secagem continua, a argila continua encolhendo e atingindo um volume

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mínimo. Além desse ponto, a secagem não vai mais causar redução de volume, o ar começa a entrar nos poros da argila, tornando-a mais leve, e o solo vai endurecendo gradativamente, isso é sólido.

• Limite de liquidez (LL): O valor da umidade quando o solo muda de líquido para plasticidade. O limite foi determinado com auxílio do instrumento Casagrande, que determinou o teor de umidade, o qual foi conectado à borda inferior da fenda aberta (um centímetro de comprimento) no solo com um cinzel de tamanho padrão com 25 golpes.

• Limiar de plasticidade (LP): É o valor da umidade quando o solo muda de um estado plástico para um estado semissólido. Este é o limite no qual o solo começa a se quebrar em pequenos pedaços quando enrolado em uma haste com diâmetro de 3 mm. Em outras palavras, é o menor teor de água para a plasticidade do solo.

• Limite de contração (LC): O valor da umidade quando o solo muda de semissólido para sólido. Em outras palavras, é o conteúdo em que qualquer perda de água não resulta em diminuição de volume.

Os testes de conformidade mais realizados são LL e LP, pois essas limitações, quando interpretadas em conjunto com a análise granulométrica do material, permitem a classificação de amostras de solo de acordo com o método HRB-AASHTO - sistema de classificação amplamente utilizado no Brasil também é a classificação mais famosa do sistema mundial.

3.1.5 Ensaio de Resistência à Compressão

A resistência à compressão é determinada a partir de ensaios com máquina de ensaios de compressão. A resistência a compressão é expressa em mega Pascal (MPa) e é obtida dividindo-se a carga de ruptura, expressa em newtons (N), pela área de carregamento, expressa em milímetros quadrados (mm²), multiplicando-se o resultado pelo fator p, função da altura da peça. Os resultados obtidos foram realizados junto ao laboratório da empresa RX construtora.

4. RESULTADOS 4.1 Estudo do solo

4.1.1 Limite de Liquidez (LL)

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Foram realizados cinco ensaios de limite de liquidez no trecho EM – 01 rotatória portaria e também cinco ensaios do trecho EN – 02 pátios módulo 1. Os resultados estão apresentados nos gráficos e tabelas a seguir:

Figura 5 - Trecho EM – 01 rotatória portaria; Resultados ensaios de limite de liquidez

Fonte: Análise laboratorial da empresa Betonlab-Pouso Alegre/MG (2021)

Tabela 2 - Resultado dos ensaios de limite de liquidez; trecho EM – rotatória portaria

Ensaio Limite de liquidez %

1 50,15

2 52,78

3 53,81

4 54,61

5 56,78

Média 53,86

Fonte: Autoral (2021)

Figura 6 - Trecho EN – 02 pátios modulo 1; Resultados ensaios de limite de liquidez

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Tabela 3 - Resultado dos ensaios de limite de liquidez; trecho EN – 02 pátios modulo I

Ensaio Limite de liquidez %

1 56,04

2 59,13

3 59,96

4 61,21

5 63,72

Média 59,98

Para obter o resultado final do ensaio de limite de liquidez, verificou-se o teor de umidade para cada um dos ensaios, onde no EM – 01 Rotatória Portaria o número de golpes foi igual: FE (14) =35; FE (12) =31; FE (30) = 25; FE (38) = 20; FE (40) = 15. Para o EM – 02 Pátio Modulo 1, os números de golpes seguem: FE (09) = 35; FE (35) = 30; FE (7) = 26; FE (29) = 21; FE (6) = 15. Obtivemos os seguintes teores de umidades, ensaio 1 EM - 50,15%, ensaio 1 EN – 56,04%, ensaio 2 EM – 52,78%, ensaio 2 EN – 59,13%, ensaio 3 EM – 53,81%, ensaio 3 EN – 59,96%, ensaio 4 EM – 54,61%, ensaio 4 EN – 61,21, ensaio 5 EM – 56,78% e ensaio 5 EN – 63,72%. Foi calculada a média dos teores de umidade de todos os ensaios chegando no valor final de limite de liquidez para o trecho EM – 01 Rotatória portaria é de 53,86% enquanto o limite de liquidez para o trecho EN – 02 Pátio Módulo 1 é de 59,98%.

4.1.2 Limite de Plasticidade (LP)

Para o limite de plasticidade foram realizados cinco ensaios para o trecho EM – 01 Rotatória portaria e também cinco ensaios do trecho EN – 02 Pátio Módulo 1 e os resultados estão representados na tabela a seguir:

Tabela 4 - Resultado dos ensaios de limite de plasticidade; trecho EM – rotatória portaria

Ensaio Limite de plasticidade %

1 32,00

2 37,60

3 37,10

4 38,60

5 42,50

Média 37,77

Tabela 5 - Resultado dos ensaios de limite de plasticidade; trecho EN – 02 Pátio Módulo I

(20)

Ensaio Limite de plasticidade %

1 37,30

2 35,90

3 39,90

4 37,30

5 33,00

Média 36,83

O resultado final do limite de plasticidade para o trecho EM – 01 Rotatória portaria foi de 37,77 %. Enquanto o trecho EN – 02 Pátio Módulo 1, obteve-se o resultado de 36,83 %.

Para chegarmos a esses valores calculamos a média dos teores de umidade de todos os ensaios onde, ensaio 1 EM - 32%, ensaio 1 EN – 37,3%, ensaio 2 EM – 37,6%, ensaio 2 EN – 35,9%, ensaio 3 EM – 37,1%, ensaio 3 EN – 39,9%, ensaio 4 EM – 38,6%, ensaio 4 EN – 37,3, ensaio 5 EM – 42,5% e ensaio 5 EN – 33%.

4.1.3 Índice de Plasticidade (IP)

O índice de plasticidade para ser calculado é feita a diferença do limite de liquidez que é de 53,86% no trecho EM – 01 Rotatória portaria e de 59,98% para o trecho EN – 02 Pátio Módulo 1, para o limite de plasticidade que é de 37,77% no trecho EM – 01 Rotatória portaria é de 36,83% o trecho EN – 02 Pátio Módulo 1. Utilizando a equação 1 obtivemos o índice de Plasticidade encontrado no trecho EM – 01 Rotatória portaria é de: 16,09% enquanto que no trecho EN – 02 Pátio Módulo 1 obteve-se o resultado de: 23,15%.

IP = LL – LP

IP EM = 53,86 – 37,77 = 16,09 % IP EM =59,98 – 36,83 = 23,15 %

4.1.4 Granulometria por Peneiramento

Através do ensaio de peneiramento, obtiveram-se os resultados para o seguinte trecho:

Trecho EM – 01 Rotatória portaria.

Figura 7 - Resultados dos ensaios de peneiramento.

(21)

Nas peneiras com abertura de 76,20mm, 50,80mm, 38,10mm, 25,40mm, 19,10mm, e 12,70mm nenhum material ficou retido. A partir da peneira de 4,76mm o material ficou retido sendo que 32,30% do solo passa na peneira de abertura de 0,075mm (peneira n. º200). Pode - se constatar que este é um solo granular já que menos de 35% do material passou pela peneira de malha nº 200, segundo o Highway Research Board (HRB).

4.1.5 Classificação do solo

Através dos resultados dos ensaios que foram feitos e usando o sistema da American Association of State Highway and Transportation officials obtivemos a classificação do solo, a seguir na tabela 6.

Tabela 6 – Classificação de solos

Fonte: Manual de Técnicas de Pavimentação

Com os dados de laboratório foi possível iniciar a classificação da esquerda para a

(22)

direita, por eliminação. O primeiro grupo da esquerda que satisfazer os dados será o grupo procurado. O solo que foi testado pertence ao grupo A-2-7, que é um solo de areia e areia siltosa ou argilosa que tem um comportamento como subleito de excelente a bom.

4.1.6 Ensaio de Compactação (Proctor)

Foram feitos dois ensaios de compactação o primeiro no trecho EM – 01 Rotatória portaria e o segundo no trecho EN – 02 Pátio Módulo 1 e obteve-se os resultados apresentados nas figuras 8 e 9.

Figura 8 – Curva de compactação no trecho EM – 01 Rotatória portaria

Figura 9 – Curva de compactação no trecho EN – 02 Pátio Módulo I

Através da massa especifica do material seco e do teor de umidade foi possível obter e traçar a curva de compactação, método esse utilizado para verificar a umidade ótima de compactação. Em cada um dos ensaios foram feitos 5 corpos de prova de amostra onde no primeiro foi obtido o valor médio de 22,2% de umidade ótima e 1.590kg/m³ de densidade seca máxima para o trecho EM – 01 Rotatória portaria e no segundo ensaio para o trecho EN – 02

(23)

Pátio modulo I onde o valor médio obtido para a umidade ótima foi de 29,90% e 1.466kg/m³ de densidade seca máxima.

4.1.7 Índice de Suporte California

Os resultados dos ensaios de índice de suporte Califórnia estão expressos na tabela a seguir:

Tabela 7 - Resultado dos ensaios de Índice de Suporte Califórnia trecho EM – 01 Rotatória portaria e trecho EM – 04 Pátio Módulo II

Ensaio EM - 01 ISC (%) Ensaio EM - 04 ISC (%)

1 4,50 1 14,00

2 12,40 2 7,80

3 12,70 3 3,80

Maior valor 12,70 Maior valor 14,00

Foram realizados os ensaios nos trechos EM – 01 Rotatória portaria e EM – 04 Pátio modulo 2. No Ensaio do trecho EM - 01 o valor do ISC do solo foi de 12,70% e no Ensaio do trecho EM - 04 o valor de ISC foi igual a 14%. Nos Anexo 1 e 2 é possível observar os gráficos dos dois ensaios realizados.

4.1.8 Ensaio de resistência a compressão

No ensaio de resistência a compressão realizado nos blocos foram utilizadas 12 amostras de blocos e segundo a NBR 9781/2013 os blocos devem ter resistência mínima de 35Mpa.

Tabela 8 – Resultado dos ensaios de resistência a compressão

Bloco Resistência a compressão (Mpa)

1 36,9

2 35,7

3 34,8

(24)

4 37,5

5 36,3

6 37,2

7 38,6

8 37,9

9 38,8

10 37,5

11 37,6

12 40,7

O Anexo 2 e 3 irá apresentar os valores que foram obtidos nos respectivos ensaios.

Através da tabela 7 é possível notar que todos os blocos da amostragem estão aprovados segundo a NBR 9781/2013.

4.2 Estudo do pavimento 4.2.1 Número N

Conforme dados fornecidos pela empresa responsável pelo empreendimento, a quantidade de veículos que acessam o empreendimento por dia está apresentada na Tabela 8

Tabela 9 – Número de veículo que acessam o empreendimento

Tipo de veículo Peso aproximado Número de veículos por dia

Veículos de passeio 1 tf 20

Vans 2 tf 15

Caminhões toco 16 tf 10

Caminhões Truck 23 tf 9

Carretas 48,5 tf 6

Conforme BALBO (2007), os valores padrões para o cálculo do fator de carga do pavimento é: fator de veículos (FV) para ônibus é 0,79 e caminhões 1,149. O fator de carga se dá na equação abaixo conforme Manual de pavimentação (DNIT,2006):

FC = 2,0782 x 10^-4 x P^4,0175= 0,003 Onde:

(25)

P: Carga por eixo utilizado 2tf

FV = FC x FE

FV = 0,003 x 2,55 = 0,006

Na tabela 9 podemos identificar os valores de fator de veículos, determinados por tipo.

Não foi considerado veículos de passeio, devido seu fator baixo.

Tabela 10 – Fatores de veículos por modelo

Tipo de veículo FV

Vans 0,006

Caminhões toco 1,149

Caminhões Truck 1,149

Carretas 1,149

Na tabela 10 podemos verificar o fator de veículo geral para a frota.

Tabela 11 - Valor de Fator de Veículo para a frota

Veículos Número de veículos por dia % i FVi % i x FVi

Vans 15 37,5 0,006 0,225

Caminhões toco 10 25 0,0042 0,105

Caminhões Truck 9 22,5 0,22 4,95

Carretas 6 15 1,24 18,6

Para se obter o fator de frota foi utilizado a seguinte equação:

FVfrota = ((%i x FVi) /100) = (23,88/100) = 0,2388 Assim adotando o valor de 0,2388

A seguir será realizado o cálculo de volume diário médio de tráfego (VM), segundo a seguinte equação.

Vm = {60 [2 + (3-1) *0,01/100] / 2} = 60

Foi arbitrada uma taxa de crescimento anual (t) de 1% ao ano para a frota de veículos, o período de (P) é igual a 3 anos.

Com os dados acima expostos agora é possível calcular o valor do número N, conforme a equação a seguir.

(26)

N = 365* 3* 60* 0,2388 N = 1,57 x 10^4

Desta forma o pavimento foi dimensionado para um número N de 1,57 x 10^4.

4.2.2 Espessura necessária para a sub-base do pavimento

Segundo a figura 12 a seguir é possível identificar a espessura mínima de 10 centímetros de brita graduada simples (BGS), através dos valores do ISC e número N.

Figura 10 – Ábaco número acumulado de eixos padrão para determinação de espessura de sub-base.

Fonte: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1981)

Fonte: http://www.projeta.com.br/imagens_arquivos/artigos/files/arquivos/200799/ip06.pdf

4.2.3 Seção-tipo do pavimento dimensionado

A figura a seguir, mostra a seção-tipo do pavimento dimensionado para as condições calculadas.

Figura 11 – Seção-tipo dimensionada do pavimento.

O pavimento apresenta a seguinte estrutura, uma camada de brita graduada com 10 centímetros de espessura, uma camada de areia para assentamento com 4 centímetros de espessura e uma camada de revestimento com blocos de concreto intertravados com 8 centímetros de espessura.

(27)

Os resultados obtidos pela empresa encarregada do dimensionamento do pavimento e os resultados obtidos por este estudo foram divergentes. Os resultados obtidos pela empresa encarregada do dimensionamento foram os seguintes, na sub-base os valores foram os seguintes, 20 centímetros no pavimento tipo 1 e 25 centímetros no pavimento tipo 2.

4.2.4 Análise dimensional do local pavimentado

Neste projeto analisado, foram pavimentados 10.356,40 m², com os dimensionamentos da base diferentes conforme a figura 1 – Estrutura do pavimento com blocos intertravados.

O motivo disto, é o local onde tem as docas de caminhões ter o poder de tração e cisalhamento maior, pois devido aos movimentos de pneus para manobras de estacionamento de carretas de até 48,5 tf, outro motivo, é o determinado tipo de solo no local, este solo é muito úmido mesmo depois do tratamento, assim a deformação devido a grandes cargas sobre ele, pode sofrer maiores deformações.

Figura 12 – Projeto analisado

Fonte: Projeto PAV-2730-EX-001 da empresa Infraestrutura Engenharia S/S (2021).

4.2.5 Determinação da resistência a compressão ABNT NBR 9781

A determinação de resistência a compressão do Bloco é se dado através da equação:

Onde:

p: é a resistência média das peças, expressa em mega Pascal (MPa);

fpi: é a resistência individual das peças, expressa em mega Pascal (MPa);

(28)

fpk, est: é a resistência característica estimada à compressão, expressa em mega Pascal (MPa);

n: é o número de peças da amostra;

s: é o desvio-padrão da amostra, expresso em mega Pascal (MPa);

t: é o coeficiente de Student, fornecido na Tabela 3, em função do tamanho da amostra.

Tabela 12 – Demonstração de “n” e “t”

n t

6 0,920

7 0,906

8 0,896

9 0,889

10 0,883

12 0,876

14 0,870

16 0,866

n t

18 0,863

20 0,861

22 0,859

24 0,858

26 0,856

28 0,855

30 0,854

32 0,842

Foram analisados cinco corpos de provas, onde no relatório é informado de cada um:

massa em gramas, área em mm², carga de ruptura fp individual de cada bloco e fpj e fpk, est médio das cinco amostras, desvio padrão e coeficiente de student das amostras analisadas.

5. CONCLUSÕES

O propósito deste estudo foi elaborar um comparativo do dimensionamento do pavimento de blocos de concreto intertravados realizado no Condomínio Logístico de Pouso Alegre. Através das análises e dos ensaios realizados foram feitas as verificações de características do solo e de resistência a compressão dos blocos intertravados utilizados na obra, e o estudo do superdimensionamento do projeto inicial.

Os objetivos propostos no escopo do artigo foram atingidos através do estudo e dos ensaios feitos nos corpos de prova, sendo assim serão apresentados a seguir os resultados obtidos durante o processo de análise dos mesmos.

Ao analisar os três trechos do solo do subleito foi possível classifica-los como um solo

(29)

A-2-7 pela classificação (AASHTO) que é um solo de argila siltosa marrom que tem um comportamento como subleito de excelente a bom. O ISC apresentado do solo no trecho EM - 01 é de 12,70% e no Ensaio do trecho EM – 04 o valor de ISC foi igual a 14%.

Quanto aos blocos de concreto foi realizado o teste de resistência a compressão onde todos os blocos da amostragem passaram com êxito, atingindo o valor exigido pela NBR 9781/2013 que é de 35 MPa, a resistência a compressão média das amostras foi de 37,62 MPa.

Através dos cálculos feitos foi observado que os valores definidos para a sub-base do pavimento pela empresa que está executando a obra foram superdimensionados, podendo haver a redução de espessura de BGS na sub-base, de 10 centímetros para o pavimento tipo 1 e 15 centímetros para o pavimento tipo 2. O dimensionamento do pavimento ficou definido da seguinte forma, para o pavimento tipo 1, uma camada de brita graduada de 20 centímetros, uma camada de 4 centímetros de areia para o assentamento dos blocos de 8 centímetros e para o pavimento tipo 2, uma camada de brita graduada de 25 centímetros, uma camada de areia de 4 centímetros para o assentamento de blocos de 8 centímetros.

O projeto inicial foi superdimensionado devido ao solo original não absorver adequadamente a água da chuva, porém após o tratamento deste solo e a execução de um sistema de drenagem tipo espinha de peixe foi concluído que o custo para este pavimento poderia ser reduzido, assim refazendo o projeto para as dimensões calculadas neste trabalho.

6. BIBLIOGRAFIA

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7. ANEXOS

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