[1] O documento apresenta um método de dimensionamento de pavimentos de concreto estruturalmente armados. [2] O método se baseia na determinação das tensões e momentos fletores usando cartas de influência e considera duas condições de carregamento. [3] As juntas devem ser protegidas e o dimensionamento é feito considerando primeiro o carregamento no interior da placa e depois na borda livre, onde os esforços são maiores.
3. Prefácio
Vivemosemummundoemtransformaçãoconstanteemqueasnecessidades
modificam-seemfunçãodosurgimentodenovastecnologias,dabuscadamelhor
relaçãocusto/benefício,dosnovosconceitosdedurabilidadeedaexigênciacada
vez maior da sociedade quanto à qualidade dos bens e serviços públicos que
retornamdosimpostosporelapagos.
Quandosetratadepavimentos,queremindústrias,estacionamentos,portos,
grandesoupequenosarmazéns,aeroportos,postosdegasolinaeoutrasinstalações,
apreocupaçãocomcusto,desempenhoedurabilidadeficaemprimeiroplano.
Anovaconcepçãosobreamovimentaçãodemateriaisnasáreasindustriais,
bem como a flexibilidade de “lay-out”, por exemplo, exigem pavimentos de alto
desempenho,cujaplanicidadeenivelamentocrescemdeimportância.
A grande durabilidade e a pequena necessidade de manutenção são
condiçõesfundamentaisnosprojetosdanovageraçãodepavimentos.
Napavimentaçãoderodovias,grandesavenidas-marginais,porexemplo,
corredoresdeônibus,anéisviáriosearruamentoemindústrias,arelaçãocusto/
benefícioévital.Nostemposatuais,nãosepodeimaginarrecapeamentosentre4
e5anosoumanutençãoderotinaconstante.Ostranstornoscominterrupçõesde
tráfego,devidoàoperaçõesseguidasdeconservação,nãosãoaceitospelosusuários,
querdasrodoviaspúblicasouconcedidasàiniciativaprivada.
Diante dessa nova realidade, a cadeia produtiva da construção civil, ou
seja,projetistas,construtoras,prestadorasdeserviçosefornecedoresdeinsumos
eequipamentos,movimenta-se,buscandosoluçõestecnológicasqueatendamàs
atuaisexigênciasdequalidade,durabilidadeesegurança.
O Instituto Brasileiro de Telas Soldadas (IBTS) e a Associação Brasileira
deCimentoPortland(ABCP)uniramesforços,juntandoemummesmotrabalho,
dois dos maiores técnicos do país no tema pavimentos, os engenheiros Públio
PennaFirmeRodrigueseMárcioRochaPitta.Oresultadonãopoderiasermelhor.
3
4. O manual de Dimensionamento de Pavimentos de Concreto
EstruturalmenteArmadostrazoquehádemaisatualemmétodosdecálculode
pavimentos rígidos, fazendo com que cheguem ao público interessado critérios
práticos de dimensionamento, baseados em conceitos consagrados
internacionalmente.
As vantagens inerentes aos pavimentos de concreto estruturalmente
armados,taiscomoreduçãodaespessuradoconcreto,maiorespaçamentoentre
juntas,menoresgastoscompreparaçãodesub-base,grandedurabilidade,baixa
manutenção,resistênciaasolventesemenorconsumodecombustível,dão-lhes
extraordináriacompetitividadequandocomparadoscomoutrostiposdepavimentos
rígidos e com o pavimento flexível.
ÉcomgrandesatisfaçãoqueoIBTSeaABCPconcretizamarealização
desta obra - o extrato teórico foi publicado na Revista IBRACON, Orgão Oficial
doInstitutoBrasileirodoConcreto,nasuaediçãodesetembro/dezembro97,de
n0
19 - certos de que apresentam ao meio técnico brasileiro um trabalho de alto
gabarito, que muito contribuirá para a divulgação de soluções atualizadas, com
custoatraenteegrandedurabilidade.
IBTS - Instituto Brasileiro de Telas Soldadas
ABCP-AssociaçãoBrasileiradeCimentoPortland
4
11. DiâmetrodasBarrasdeTransferência
onde:
Mb
é o momento da borda livre da placa;
é a eficiência da junta (%).
11
Parajuntastransversais:
Portanto,quandoaeficiênciadajuntafor100%,omomentoatuanteiguala-seaomomento
interiordaplaca.Naausênciadedadosmaisespecíficos,érecomendávelconsiderara
eficiênciadajuntaem45%;nestecaso,omomentoatuantenajuntalongitudinalseráigual
a0,775Mb
e,paraajuntatransversal,0,610Mb
.
Oempregodemecanismosdetransferênciadecarga,tantonasjuntaslongitudinaiscomo
nastransversais,deveserprioritárioparagarantiradurabilidadedopavimento.Nocasode
barrasdetransferência,deve-seempregardiâmetroigualousuperiora16mm,conforme
tabela.
Mjt
= 0,7 Mb
(1 -
350
)
12. O
Posição do carregamento em relação às bordas
1
2
3
Junta
Transversal
Desprotegida
Borda Livre
Longitudinal
12
Dimensionamento
dimensionamentodopavimento estruturalmentearmado-PEA éefetuado
com base na determinação dos momentos fletores de acordo com a Portland Cement
Association,atravésdoempregodascartasdeinfluência(3)
,notadamenteasdenúmero2,
paraosmomentosnointeriordaplaca,ede número6,paraosmomentosnabordalivre;
ambasassumemqueafundaçãoéumlíquidodenso.
Umavezconhecidososmomentosatuantes,adeterminaçãodasarmadurasnecessáriaspara
resisti-los,posicionadas naparteinferiordaplaca,passaaserrelativamentesimples,seguindo
os critérios usuais do cálculo do concreto armado. Os momentos negativos, isto é, que
tracionamazonasuperiordaplaca,sãopequenososuficienteparaseremresistidospelo
próprioconcreto
(1)
.
Emumaplacadeconcretoisolada,(figuraabaixo),ocorremtrêssituaçõesdistintasparao
carregamento,emqueosmomentosatuantespodemvariarsignificativamente.
Considera-sequeatensãomáximanabordalivrelongitudinalocorrequandoarodado
veículoaestátangenciando(posição3),sendoque,apartir domomentoemqueelase
dirigeparaointerior,atensãogerada diminuiabruptamentee,aapenas10cmdaborda,ela
jáequivalea50%dovalorinicial;nesteponto,pode-seconsiderarqueatensãojáseaproxima
devaloressimilaresaosdointerior(3)
.
13. sendo:
PR
acargaatuanteemumpneu,(em N)istoé,acargatotal
do eixo dividida pelo número de rodas;
q éapressãodeenchimentodospneus,(emPa).
Ocarregamentonaposição3iráproduzirummomentoqueserácercadodobrodoverificado
naposição2.Paraacarganabordatransversal,omomentoéaproximadamente40%maior
doquenocentrodaplaca.Odimensionamentoéfeitoem2etapas,considerandoinicialmente
ocarregamentonointeriordaplacae,posteriormente,nabordalongitudinallivredopavimento.
Adeteminaçãodosmomentosatuantespodeserfeita,combomgraudeprecisão,comos
ábacosdafigura3,carganointeriordaplacaedafigura4,carganabordalongitudinallivre(10)
.
Amarchadecálculoéaseguinte:
1° Caso: Carga no interior da placa
DeterminaçãodomomentoatuanteMi
Determina-se inicialmente a área de contato A do pneu e as suas dimensões básicas L
(comprimento)eW(largura):
A =
PR
,emm2
q
L =
A
,emm
0,523
W = 0,6 X L ,emm
13
17. A deteminação dessa armaduraem aço CA-60, é feita empregando-se, por exemplo,
adragequation(13)
,quepodeserescritajáconsiderandooconcretocommassaespecífica
de24kN/m3
,como:
onde:
L éocomprimentodaplaca(emm);
h éaespessuradaplacadeconcreto(emcm);
f éocoeficientedeatritoadimensionalentreaplacaeasub-base,
geralmentetomadoentre1,5e2,0.
As telassoldadasusuaisempavimentosestruturalmentearmados,sãoasapresentadas
natabela7.
As
= f x L x h ,em cm2
/m
333
17
19. W = 0,6 x 0,341 = 0,204 m
Eixosimples
Determina-seinicialmenteaáreadecontatoesuasdimensõesbásicas:
Determina-se N (figura 3) para carga no interior da placa:
SeqüênciadeDimensionamento
Similarmenteàsestruturasdeconcreto,deve-searbitraraespessuradopavimento;emfunção
dascargasbastanteelevadas,recomenda-seaespessurade16cm. Nestecaso,oraio
derigidezrelativoé:
l =
30.000 x ( 0,16)3
= 0,65 m
12 x (1- 0,15
2
) x 60
A =
170.000 4
= 0,0607 m2
0,7 x 10
6
L =
0,0607
= 0,341 m
0,523
L l =
0,341
= 0,52
0,650
roda 1: x l = 0 N1
= 275
roda 2: x l=
0,30
= 0,46 N2
= 100
portanto, NT
= 375
0,65
19
20. tabela 7
k6
= 100 x 13
2
= 152,3
portanto (tabela 6): k3
= 0,280
As
= 0,280 x
111 = 2,39 cm2
/m tela Q 246
111
13
Determina-seN(figura4)paraacarganabordadaplaca:
Paraocálculodaarmaduradaplaca
peloempregodatabela6,
asunidadesdeverãoestaremtfecm
Calcula-se o momento no interior Mi
e na borda, Mb
, da placa:
Cálculo da armadura no interior da placa:
L l =
0,341
= 0,52
0,65
roda 1: d l=
0,102
= 0,16 N1
= 500
roda 2: d l=
0,402
= 0,62 N2
= 250
portanto, NT
= 750
0,65
0,65
10.000
10.000
20
Mi
= 375 x 0,7 x 10
6
x 0,65
2
= 11.090 N x m/m ≅ 111,0 tf x cm/m
Mb
= 750 x 0,7 x 10
6
x 0,65
2
= 22.181 N x m/m ≅ 222,0 tf x cm/m
21. A =
290.000
8 = 0,0518 m2
0,7 x 10
6
Cálculodaarmaduranabordadaplaca:
Eixotandemduplo
Determina-seinicialmenteaáreadecontatoesuasdimensõesbásicas:
Determina-seN(figura 3)para a carga no interior da placa:
W = 0,6 x 0,315 = 0,189 m
Ver Corte B-B
noDetalhamento
doPavimento
tabela 7
k6
= 100 x 13
2
= 76,2
portanto (tabela 6): k3
= 0,289
As
= 0,289 x
222 = 4,9 cm2
/m 2 x tela Q 246
222
13
L =
0,0518
= 0,315 m
0,523
L l =
0,315
= 0,48
0,65
21
(1)
(4)
(2)
(3)
22. Determina-seN(figura4)paraacarganabordadaplaca:
(1)
(4)(2)
(3)
roda 3: x l = 0
d l = 1,20 = 1,84 N3
= 0
roda 4: x l =
0,30
= 0,46
d l = 1,20 = 1,84 N4
= 0
portanto, NT
= 320
roda 1: x l = 0
d l = 0 N1
= 250
roda 2: x l=
0,30
= 0,46
d l = 0 N2
= 70
0,65
0,65
0,65
0,65
L l =
0,315
= 0,48
0,65
roda 1: x l = 0
d l = 0,10 = 0,15 N1
= 480
roda 2: x l = 0
d l = 0,40 = 0,62 N2
= 200
0,65
0,65
roda 3: x l = 1,20 = 1,84
d l = 0,10 = 0,15 N3
= -65
roda 4: x l =
1,20
= 1,84
d l = 0,40 = 0,62 N4
= -25
portanto, NT
= 680
0,65
0,65
0,65
0,65
22
26. Nadeterminaçãodosmomentos,deve-seatentarqueabitoladoeixomaiscarregadoé superior
aodobrodoraioderigidez,indicandoquenãohá sobreposição decarregamentodosdois
conjuntosderodas.Paramaior facilidade,pode-sedeterminarapenasomomentonaborda
daplaca(figura4);omomentonointerioréigualaovalordestedivididopordois.
nota:
O valor de N2
comprova que não há sobreposição dos carregamentos.
Para o cálculo da armadura da placa pelo
emprego da tabela 7, as unidades
deverão estar em tf e cm
Calcula-se o momento no interior Mi
e na borda, Mb
, da placa:
Cálculo da armadura no interior da placa:
L l =
0,32
= 0,55
0,58
roda 1: d l = 0,095 = 0,16 N1
= 600
roda 2: d l = 1,295 = 2,2 N2
= 0
portanto, NT
= 600
0,58
0,58
10.000
Mb
= 600 x 0,7 x 10
6
x 0,58
2
= 14.129 N x m/m ≅ 142,0 tf x cm/m
2
Mi
=
Mb
= 71,0 tf x cm/m
tabela 7
k6
= 100 x 9
2
= 114,1
portanto (tabela 6): k3
= 0,284
As
= 0,284 x
71 = 2,24 cm2
/m tela Q 246
71
9
26
30. Bibliografia
1.Rodrigues,PúblioPennaFirmeePitta,MárcioRocha.
Instituto Brasileiro do Concreto. Revista do IBRACON N0
19, 1997
2.Westergaard, H. M. Theory of Concrete Pavement Design.
In ProceedingsHigwayResearchBoard,EUA,1927.
3.Pickett, Gerard e Ray, Gordon K. InflenceChartsfor ConcretePavements.
InASCEProceedings,Abril,páginas1a25,1950.
4.AssociaçãoBrasileiradeNormasTécnicas.NBR6118 -ProjetoeExecução
deObrasdeConcretoArmado,RiodeJaneiro,ABNT,1980.
5.AssociaçãoBrasileiradeNormasTécnicas.NBR7481-TeladeAçoSoldada-
ArmaduraparaConcreto-Especificação,RiodeJaneiro,ABNT,1990.
6.Pitta,MárcioRocha.DimensionamentodePavimentosRodoviários eUrbanos
deConcretopeloMétododaPCA/84.2ªedição,SãoPaulo,ABCP,1996.
7.PCA:Thickness Design for Concrete Highway and Streets Pavements.
PortlandCementAssociation,Ottawa,CanadianEdition,1984.
8.Pitta, Márcio Rocha.ProjetodeSub-basesparaPavimentosdeConcretos.
5°ediçãoatualizada,SãoPaulo,ABCP,1990.
9.AASHTO: Guide for Design of Pavement Structures. American Association
ofStateHighwayandTransportationOfficials,WashingtonDC,1993.
10.Yoder,E.J.,Witczak,M.W.Principles of PavementDesign.2ªed.,JohnWiley
& Sons, Inc, New York.
11. PortlandCementAssociation.Load Stressat Pavement Edge,aSupplementto
Tickness DesignforConcretePavements,PCA,1969.
12.Santos,LauroM.dos.Cálculo de Concreto Armado SegundoaNovaNB-1eo
CEB, LMS, vol. 1, 2ª ed., 1983.
13. WireReinforcementInstitute:Innovative WaystoReinforceSlabs-On-Ground.In
Tech Facts, WRI, 1996.
14.IBTS.ManualTécnicodeTelasSoldadas-Especificações,1997.
30
31. Instituto Brasileiro de Telas SoldadasAssociação Brasileira de Cimento Portland
Apoio:
Instituto Brasileiro do Concreto