pavimento de concreto whitetopping derpr090807pdf

4º Encontro Técnico 2007 DER/PR09 de agosto de 2007CURITIBA - PARANÁAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Restauração de Pavimentos comSoluções a Base de CimentoWhitetoppingO Concreto como solução pararecuperação de vias de alto tráfegoBR-290 – Free-WayM. ENG. CARLOS ROBERTO GIUBLINAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

ÍNDICE1. Conceitos - Técnica de Whitetopping2. Rodovia BR 290 ( Freeway ) - Concessão3. Projeto de Whitetopping4. Execução de Whitetopping. Equipamentos. Etapas Construtivas. Controle Tecnológico5. Análise do Desempenho do Pavimento de Concreto. Perfilógrafo Califórnia6. Visão geral – Whitetopping FreewayAssociaçãoBrasileira deCimento Portland3

1. Conceitos - Técnica de WhitetoppingAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

ConceitoWHITETOPPINGÉ um pavimento de concreto de cimentoPortland superposto a um pavimentoflexível existente, cuja função é atuarcomo camada de reforço.(Manual de Whitetopping – DNER)AssociaçãoBrasileira deCimento Portland5

Tipos de Whitetopping• Whitetopping Tradicional• Whitetopping Ultradelgado• Whitetopping Delgado CompostoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland6

RODOVIA BR-290 – FREEWAYWHITETOPPING TRADICIONALAssociaçãoBrasileira deCimento Portland7

Principais Vantagens - WTLançado diretamente sobre o pavimento asfáltico existenteSomente requer preparação da superfície em estágiosavançados de degradaçãoAplicação favorecida no caso de tráfego pesadoUtiliza concreto comum (se necessário, de liberaçãorápida ao tráfego)Impede a reflexão de trincasAumenta a segurança de rolamentoSubstitui a recuperação “por etapas” – uma aplicaçãoExcelente comportamento e durabilidade ≥ 20 anosUtilizado largamente nos EUAAssociaçãoBrasileira deCimento Portland8

Considerações de Projeto - WTMétodos de projeto e dimensionamento disponíveis ecomprovados (PCA, AASHTO)Espessura mínima recomendada : 10 cmDistância entre juntas transversais por volta de 25 vezes(em metros) a espessura do Whitetopping (em metros)Profundidade de juntas igual a 1/3 da espessura deWhitetoppingSuporte avaliado por ensaio não destrutivo (FWD) ouestimativa (ábacos)AssociaçãoBrasileira deCimento Portland10

Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento AsfálticoTipo dePreparo préviodefeito requeridoTrilha de roda > 50mmTrilha de roda < 50mmDeformação plásticaexcessiva“Panelas”Fresagem ounivelamentoNenhumFresagemEnchimentoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland11

Diretrizes para o preparo préviodo Pavimento AsfálticoTipo dedefeitoFalha de subleitoTrincas em geral(fadiga, em bloco, transversale longitudinal)ExsudaçãoDesagregação SuperficialPreparo préviorequeridoRemoção/PreparaçãoNenhumNenhumNenhumAssociaçãoBrasileira deCimento Portland12

Construção - WT1. Colocação direta do WT sobre o revestimentoasfáltico existente2. Fresagem do revestimento asfáltico antes dacolocação do WT3. Colocação de camada asfáltica intermediáriaentre o revestimento existente e WT ou camadaintermediária de CCRAssociaçãoBrasileira deCimento Portland13

1. Colocação Direta - WT> 10 cmConcretoSuperfíciedegradadaRevestimento remanescenteAssociaçãoBrasileira deCimento Portland14

2. Fresagem - WTSuperfície medianamente deformada ou degradadaFresar e remover de 2 a 7cm (típico)Se necessário ou desejável, aprofundar a remoção eexecutar o WT “encaixado” (inlay)AssociaçãoBrasileira deCimento Portland15

2. Fresagem - WT> 10 cmConcretoSuperfíciefresadaRevestimento remanescenteAssociaçãoBrasileira deCimento Portland16

Encaixado ( inlay ) - WTPavimentoremanescenteConcretoAcostamentoBase, sub-base, etc.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland17

3. Camada de Nivelamento - WTSuperfície muito deformada ou excessivamente degradadaLimpeza da superfícieCamada asfáltica de 2 a 5cm (típico)Requer equipamentos e materiais diferentes, maiorestempo de execução e investimentoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland18

3. Camada de Nivelamento - WT> 10 cmConcretoRevestimento remanescenteCamada denivelamento:2 - 5 cmAssociaçãoBrasileira deCimento Portland19

2. Rodovia BR 290 - ConcessãoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Rodovia - BR 290Rodovia transversal que corta o estado do RS desde a cidade deUruguaiana até Osório.Tem uma extensão total de 725kmO trecho da Freeway faz a interligação das BR 101 e BR 116AssociaçãoBrasileira deCimento Portland21

CONCEPA – Concessionária daRodovia Porto Alegre - OsórioAcionistas:Período:Trecho:Freeway:Construtora:Construtora Triunfo (SP)SBS Engenharia e Construções (RS)julho / 1997 - julho / 2017 (20 anos)Osório (RS) - Eldorado do Sul (RS) – 112 kmOsório (RS) - Porto Alegre (RS) - 96 kmConsórcio TRSAssociaçãoBrasileira deCimento Portland22

3. Projeto de WhitetoppingAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Projeto WT – BR-290Foi desenvolvido um projeto de dimensionamento eespecificação da camada rígida de reforço para a reabilitaçãodo pavimento asfáltico existente na Freeway Osório - PortoAlegre, em diversos pontos da rodovia que tem no total 96km.Com base nos métodos de dimensionamento erecomendações do Manual de Whitetopping do DNER, foiproposto a execução do reforço do pavimento utilizandoplacas de concreto simples com barras de transferência.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland24

Metodologia de cálculoProjeção do tráfegoAvaliação do pavimento existenteMétodo de dimensionamentoConsiderações e resultadosSeção típica do pavimentoAlargamento da pistaGeometria das placasDetalhes das juntasAssociaçãoBrasileira deCimento Portland25

Projeção do TráfegoCONTAGEM DE TRÁFEGO (PROJEÇÃO P/ 20 ANOS - 4% a.a.)CATEGORIATIPONº DE EIXOSVOLUME (ano 0)VOLUME (20º ano)22C2257.495542.50343C3236.364497.98364C456.390118.80572S35115.417243.16683S3632.05967.54310113D4-781.336792.815166123T6948TRÁFEGO ANO ZERO (Vo)TRÁFEGO MÉDIO (Vm)TRÁFEGO TOTAL (Vt)699.1441.086.06721.721.340(Só veículos comerciais)(Médio projetado)Fonte: Posto de Pedágio P2 - km 78+000Pista NorteSetembro/1.999 - Agosto/2.000AssociaçãoBrasileira deCimento Portland26

Avaliação do Pavimento ExistenteAvaliação defletométrica (Viga Benkelman ou FWD)Medidas:Deflexões máximasBacias defletométricasDeterminação da capacidade efetivaDeterminação do coeficiente de recalque (k) – PCA/84AssociaçãoBrasileira deCimento Portland27

Método de DimensionamentoPortland Cement Association (PCA/1984)Baseado em:Estudos teóricos sobre o comportamento das placas de concreto;Ensaios de laboratório e de modelos sobre o comportamento dejuntas, sub-bases e acostamentos e sua influência no desempenhodo pavimento;Pistas experimentais e estudos específicos realizados por diversosórgãos rodoviários e aeroportuários;Observações metódicas de pavimentos em serviço.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland28

Considerações e ResultadosFaixa Externa100% do carregamentoResistência do concreto f ctm,k= 4,5 MPaCoeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/mJuntas com barras de transferênciaSem acostamento de concretoEspessura da placa 24cmDimensões da placa 3,75 m x 4,75 mJunta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência AçoCA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm)Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm acada 50 cm e comprimento de 80 cm.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland29

Considerações e ResultadosFaixas Central e Interna30% do carregamentoResistência do concreto f ctm,k= 4,5 MPaCoeficiente de Recalque (k) = 80 MPa/mJuntas com barras de transferênciaCom acostamento de concreto (Faixa central)Espessura da placa 19cmDimensões da placa 3,75 m x 4,75 mJunta transversal a cada 4,75 m (barra de transferência AçoCA-25 com Ø 32 mm a cada 30 cm e comprimento de 50 cm)Junta Longitudinal (barra de ligação Aço CA-50 com Ø 10 mm acada 50 cm e comprimento de 80 cm.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland30

Seção Típica do PavimentoF.INTERNA F.CENTRAL F.EXTERNA0,19 0,24AssociaçãoBrasileira deCimento Portland31

Alargamento da PistaAntesDepoisCANTEIRO CENTRAL12,003,50 3,50 3,00 2,00Faixa de segurançaAcostamento2,00 3,75 3,75 3,75 3,0016,25AssociaçãoBrasileira deCimento Portland32

Detalhe do Alargamento da Pista2,00 m 3,75 m 3,75 m 3,75 m 3,00 mPlaca de concreto e=24cmCBUQ e=5cmBGS e=19cmCCR e=15cm1,50 mAssociaçãoBrasileira deCimento Portland33

Geometria das Placas3,75 m 3,75 m 3,75 m4,75 mJuntas transversaisBarras deTransferênciaBarras de ligaçãoJuntas longitudinaisAssociaçãoBrasileira deCimento Portland34

Detalhe da Junta LongitudinalJunta LongitudinalAço CA-50 - Ø 10 mm a cada 50 cmAssociaçãoBrasileira deCimento Portland35

Detalhe da Junta TransversalJunta TransversalAço CA-25 - Ø 32 mm a cada 30 cmAssociaçãoBrasileira deCimento Portland36

Detalhe das Juntas - SelagemDetalhe do Reservatório do SelanteAssociaçãoBrasileira deCimento Portland37

4. Execução de WhitetoppingEquipamentosAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Equipamentos para Pavimentação deConcreto1. Equipamentos de pequeno porteRéguas vibratóriasTreliças vibratóriasProdução média: 100m / dia2. Equipamentos de formas-trilhoPavimentadoras de rolo vibratórioProdução média: 150m / dia3. Equipamentos de formas deslizantesPavimentadoras com formas deslizantes (slipform)Produção média: 500m - 700m / diaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland39

Equipamentos de Formas DeslizantesPavimentadora de Concreto Wirtgen SP- 500Largura: 2,0 m até 6,0 mCapacidade: 0,50 km/diaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland40

Equipamentos de Formas DeslizantesPavimentadora de Concreto GOMACO GP -2600Largura: 3,0 m até 9,0 mCapacidade: 0,70 km/diaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland41

Equipamentos de Formas DeslizantesPavimentadora de Concreto TEREX - CMI SF 3004FLargura: 3,0 m até 9,2 mCapacidade: 0,70 km/diaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland42

Central de Concreto – c/ misturadorCentral de Concreto ARCMOV 80Produção: 80 m³/hExecuta concreto convencional e CCRAssociaçãoBrasileira deCimento Portland43

Central de Concreto – c/ misturadorDosadora e misturadora ARCMOV- 80 - MóvelVista em corte do misturadorduplo - eixoVista externa do misturadormodelo MDAssociaçãoBrasileira deCimento Portland44

Equipamentos UtilizadosVantagens:1. Central de Concreto2. Pavimentadora• Alta produção• Garantia da qualidade• Fácil mobilidade• Equipamentos compactos• Concreto mais econômicoAlta produçãoMelhora o conforto de rolamentoUtiliza pouca mão de obraDispensa o uso de formasConcreto mais econômicoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland45

Trechos em Concretokm 23km 26km 32km 35 km 39km 48 km 51km 553º FASE (2002)km 23 - km 261º FASE (2000)km 32 - km 352º FASE (2001)km 35 - km 39km 48 - km 513º FASE (2002)km 51 - km 553,0 kmPav. CMI SF 3004Central ARCMOV 803,0 kmPav. Wirtgen SP 500Central ARCMOV 807,0 kmPav. CMI SF 3004Central ARCMOV 804,0 kmPav. CMI SF 3004Central ARCMOV 80AssociaçãoBrasileira deCimento Portland46

QuantitativosExecutado:Extensão17,0 kmVolume de concreto 40.000 m 3Volume de CCR 3.900 m 3Previsto:Extensão60 kmVolume de concreto 140.000 m 3Volume de CCR 13.500 m 3AssociaçãoBrasileira deCimento Portland47

4. Execução de WhitetoppingEtapas ConstrutivasAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Etapas ConstrutivasA. Serviços PreliminaresDesvio do TráfegoRegularização do Subleito na Faixa de AmpliaçãoRegularização do Asfalto (Fresagem)Deslocamento / posicionamento da pavimentadoraInstalação do Sistema de ReferênciaB. Execução das PlacasLançamento do ConcretoColocação das Barras de TransferênciaEspalhamento e Vibração do ConcretoColocação das Barras de LigaçãoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland49

Etapas ConstrutivasAcabamentosDesempeno Manual / MecânicoTexturização Manual / MecânicaCura QuímicaSerragem das Juntas (Transversais e Longitudinais)Selagem das JuntasJuntas de ConstruçãoEncaixe com o AsfaltoC. Execução do Acostamento e Faixa de SegurançaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland50

AssociaçãoBrasileira deCimento PortlandA. Serviços Preliminares

Desvio do TráfegoTráfego é desviado para uma pista.Segurança do usuárioAssociaçãoBrasileira deCimento Portland52

Regularização do SubleitoÁrea de ampliaçãoda plataformaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland53

Fresagem do AsfaltoFresagem executada em pontoslocalizados, geralmente paraconcordar o greide final da pistade concreto.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland54

Deslocamento da pavimentadoraAssociaçãoBrasileira deCimento Portland55

Posicionamento da pavimentadoraAssociaçãoBrasileira deCimento Portland56

Instalação do Sistema de ReferênciaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland57

Instalação do Sistema de ReferênciaDois cabos de aço nas laterais aoequipamentoQuatro sensores (dois de cada lado)AssociaçãoBrasileira deCimento Portland58

SensoresSkiHastesAssociaçãoBrasileira deCimento Portland59

AssociaçãoBrasileira deCimento PortlandB. Execução das Placas

Lançamento do ConcretoExecução de uma pista = 3,75 mNecessidade de uso de uma escavadeira hidráulica na frente da pavimentadora.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland61

Lançamento do ConcretoUtilização de caminhões basculantesExecução de duas pistas de uma vez só = 7,50 mAssociaçãoBrasileira deCimento Portland62

Colocação das Barras de TransferênciaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland63

Colocação das Barras de TransferênciaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland64

Espalhamento e Vibração do ConcretoConcreto(baixo slump)DistribuidorhelicoidalComportaVibradores de alta freqüênciaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland65

Colocação das Barras de LigaçãoBarra de ligaçãoAço CA 50 – Ø 10 mmAssociaçãoBrasileira deCimento Portland66

AcabamentosAssociaçãoBrasileira deCimento Portland67

Desempeno ManualAssociaçãoBrasileira deCimento Portland68

Desempeno ManualAssociaçãoBrasileira deCimento Portland69

Desempeno MecânicoFloat PanCMI SF 3004Auto floatAssociaçãoBrasileira deCimento Portland70

Texturização ManualAssociaçãoBrasileira deCimento Portland71

Texturização MecânicaTexturizadora - CIFALI TC 2604AssociaçãoBrasileira deCimento Portland72

Cura QuímicaMecânicaManualAssociaçãoBrasileira deCimento Portland73

Cura Química2 minutos após a aplicação – temperatura ambiente ~ acima de 30 grausAssociaçãoBrasileira deCimento Portland74

Serragem das Juntas TransversaisAssociaçãoBrasileira deCimento Portland75

Serragem das Juntas TransversaisSerras com disco diamantadoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland76

Serragem das Juntas LongitudinaisAssociaçãoBrasileira deCimento Portland77

Selagem das JuntasColocação do material de enchimentoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland78

Selagem das JuntasProduto Utilizado: Sonomeric 1 – MBTMonocomponente autonivelante à base de poliuretano modificado com asfaltoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland79

Selagem das JuntasAssociaçãoBrasileira deCimento Portland80

Juntas de ConstruçãoSão executadas manualmente.Cuidados no nivelamento da forma.Efeito bump é geralmente causado por umamá execução da junta de construção.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland81

Detalhe do Encaixe com o AsfaltoLaje de transição – em cunhaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland82

C. Execução do Acostamento e Faixa de SegurançaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Execução do Acostamento e Faixa de SegurançaFaixa de segurança = 2,0 mSolução : pavimento flexívelAcostamento : 3,0 mSolução : pavimento flexívelAssociaçãoBrasileira deCimento Portland84

4. Execução de WhitetoppingControle TecnológicoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Normas Brasileiras / Manuais• Resistência à Compressão Axial (NBR 5739)• Resistência à Tração na Flexão (NBR 12142)• Moldagem e cura de CP’s cilíndricos ou prismáticos deconcreto (NBR 5738)• Execução de pavimentos de concreto simples por meiomecânico (NBR 7583)• Manual de Whitetopping do DNER• Manuais e Artigos Técnicos da ABCPAssociaçãoBrasileira deCimento Portland86

Moldagem dos Corpos de ProvaCuidados:. Usado formas metálicas.. Atendido as normas de moldagem.. Após moldados, aplicado película de cura nos cp’s.. Não foram movimentados no período de pega.. O transporte dos cp’s para o laboratório foi cuidadoso.Motivo:São os resultados dos cp’s quedefinem o atendimento ou não,das resistências especificadasdos concretos.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland87

Cura dos Corpos de ProvaCura dos cp’s com água – em tanquesAssociaçãoBrasileira deCimento Portland88

Ensaios de ResistênciaCompressão AxialTração na FlexãoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland89

Traços Utilizadosfase)SP 500 (1. fase) CMI SF 3004 (2. e 3.Cimento 411kg/m3 395 kg/m3Areia 807 kg/m3 649 kg/m3Brita n.1 447 kg/m3 827 kg/m3Brita n.2 671 kg/m3 579 kg/m3Água 160 l/m3 186 l/m3Teor de Argamassa 52,1 % 46,4 %Plastificante 0,882 l 1,382 lAbatimento 2±1 cm 4±1 cmFator a/c 0,39 0,47AssociaçãoBrasileira deCimento Portland90

Resistências MédiasEquipamento / faseResistência aCompressão(MPa)Resistência aTração(MPa)SP 500 (1. fase)SF 3004 (2. e 3. fase)33,435,74,65,0( Fck = 28 dias ) ( Fctm,k = 28 dias )AssociaçãoBrasileira deCimento Portland91

Extração de TestemunhosPara comprovar a espessura e a resistênciado concreto, extraímos alguns testemunhos.Medir:Espessura.DensidadeResistênciaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland92

Resistências CP’s x TestemunhosCP / TestemunhoResistência aCompressão(MPa)Resistência aTração(MPa)MoldagemExtração33,441,04,65,7OBS: Idade dos testemunhos = 240 diasAssociaçãoBrasileira deCimento Portland93

5. Análise do Desempenho do Pavimento deConcretoAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

Perfilógrafo CalifórniaPerfilógrafo Califórnia:Equipamento que serve para medir airregularidade longitudinal de pavimentosde concreto em fase de construção.Dos estados americanos que executampavimentos de concreto, 36 utilizam oPerfilógrafo Califórnia para análise dodesempenho.AssociaçãoBrasileira deCimento Portland95

Perfilógrafo CalifórniaAssociaçãoBrasileira deCimento Portland96

Índices de PerfilógrafoÍndice Internacional para Rodovias de Alto tráfegoVALORES% DE PAGAMENTOmm/km AASHTO ACPA2379290Correção9290CorreçãoSerá que, um dia, teremos no Brasilesta cláusula contratual ?AssociaçãoBrasileira deCimento Portland97

Índices Medidos - FreewayFase 01: Fase 02: Fase 03:Extensão: 3,0 km 7,0 km 7,0 kmFaixa interna: 208,64 104,58 49,77Faixa central: 130,59 90,38 49,94Faixa externa: 131,78 43,13 60,75Média segmento : 157,13 mm/km 80,90 mm/km 53,49 mm/kmAssociaçãoBrasileira deCimento Portland98

6. Visão Geral – Whitetopping FreewayAssociaçãoBrasileira deCimento Portland

FreewayAssociaçãoBrasileira deCimento Portland100

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AgradecimentosAgradecemos a todos que, direta ouindiretamente, colaboraram para aprodução desta palestra.MUITO OBRIGADOAssociaçãoBrasileira deCimento Portland105