Pavimentos rígidos são assim chamados porque a estrutura do pavimento deflete muito pouco sob carga devido ao alto módulo de elasticidade da sua camada superficial. Uma estrutura rígida de pavimento é tipicamente composta por uma camada de superfície PCC construída sobre (1) o sub-base ou (2) uma camada de base subjacente. Devido à sua relativa rigidez, a estrutura do pavimento distribui as cargas por uma ampla área com apenas uma, ou no máximo duas camadas estruturais (ver Figura 1).
Figure 1. Distribuição da carga rígida do pavimento Esta secção descreve a típica estrutura rígida do pavimento constituída por:
Camada de superfície
Esta é a camada superior, que consiste na laje do PCC.
Curso de base
Esta é a camada directamente abaixo da camada de PCC e geralmente consiste em sub-base agregada ou estabilizada.
Curso de base
Esta é a camada (ou camadas) abaixo da camada de base. Uma sub-base nem sempre é necessária e, portanto, muitas vezes pode ser omitida.
Elementos Estruturais
Uma estrutura de pavimento rígida típica (ver Figura 2) consiste na camada de superfície e nas camadas de base e sub-base subjacentes (se usadas). A camada de superfície (feita de PCC) é a mais rígida (medida pelo módulo resiliente) e fornece a maior parte da resistência. As camadas subjacentes são ordens de magnitude menos rígidas, mas ainda assim dão importantes contribuições para a resistência do pavimento, bem como para a drenagem e protecção contra o gelo.
Figure 2. Estrutura básica do pavimento rígido
Camada de superfície
Camada de superfície é a camada em contacto com as cargas do tráfego e é feita de PCC. Ela fornece características como atrito (ver Figura 3), suavidade, controle de ruído e drenagem. Além disso, serve como camada impermeabilizante à base, sub-base e sub-base subjacente. A camada de superfície pode variar em espessura, mas normalmente está entre 150 mm (6 polegadas) (para cargas leves) e 300 mm (12 polegadas) (para cargas pesadas e tráfego intenso). A Figura 4 mostra uma camada de 300 mm (12 polegadas) de superfície.
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Curso de base
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Curso de base imediatamente abaixo do curso de superfície. Ela proporciona (1) distribuição de carga adicional, (2) contribui para a drenagem e resistência ao gelo, (3) suporte uniforme para o pavimento e (4) uma plataforma estável para equipamentos de construção (ACPA, 2001). As bases também ajudam a evitar o movimento do solo de sub-base devido ao bombeamento da laje. As bases são normalmente construídas de:
- Base agregada. Uma simples camada de base de agregado triturado tem sido uma opção comum desde o início do século XIX e ainda é apropriada em muitas situações de hoje.
- Agregado estabilizado ou solo (ver Figura 5). Os agentes estabilizadores são usados para ligar partículas soltas umas às outras, proporcionando força e coesão. As bases tratadas com cimento (CTBs) podem ser construídas até 20 – 25% da resistência da camada superficial (FHWA, 1999). No entanto, as bases tratadas com cimento (CTBs) utilizadas nos anos 50 e início dos anos 60 tinham tendência a perder quantidades excessivas de material, levando à rachadura e assentamento de painéis.
- HMA de grau denso. Em situações onde a alta rigidez da base é desejada, as camadas de base podem ser construídas usando uma camada densa de HMA.
- HMA Permeável. Em certas situações onde se deseja alta rigidez de base e excelente drenagem, as camadas de base podem ser construídas usando uma camada de HMA de grau aberto. Pesquisas recentes podem indicar alguns problemas significativos com o uso de ATPB.
- Concreto enxuto (ver Figura 6). Contém menos pasta de cimento portland do que um PCC típico e é mais forte do que um agregado estabilizado. As bases de concreto magro (LCBs) podem ser construídas até 25 – 50% da resistência da superfície da camada de concreto (FHWA, 1999). Uma base de concreto enxuta funciona como uma camada superficial regular de PCC e, portanto, requer juntas de construção e rachará com o tempo. Estas juntas e fissuras podem potencialmente causar rachaduras por reflexão na camada superficial se não forem cuidadosamente combinadas.
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Curso de Base
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O curso de base é a porção da estrutura do pavimento entre a camada de base e o sub-base. Funciona principalmente como suporte estrutural, mas também pode:
- Minimizar a intrusão de finos do sub-base na estrutura do pavimento.
- Imprimir a drenagem.
- Minimizar os danos causados pela acção do gelo.
- Prover uma plataforma de trabalho para a construção.
A base geralmente consiste em materiais de qualidade inferior à camada de base, mas melhor do que os solos do sub-base. Os materiais adequados são agregados e de alta qualidade de preenchimento estrutural. Nem sempre é necessária ou utilizada uma camada de base.
Tipos
A maior parte do pavimento rígido é feito com cimento Portland Cement Concrete (PCC). Os pavimentos rígidos são diferenciados em três grandes categorias através do seu controlo de fissuras:
Pavimento de betão simples (JPCP)
Este é o tipo mais comum de pavimento rígido. JPCP controla as fissuras dividindo o pavimento em lajes individuais separadas por juntas de contracção. As lajes têm tipicamente uma faixa de largura e entre 3,7 m e 6,1 m de comprimento. A JPCP não utiliza qualquer aço de reforço, mas utiliza barras de cavilha e barras de pressão.
Pavimento de concreto armado pontiagudo (JRCP)
Como no JPCP, o JRCP controla fissuras dividindo o pavimento em lajes individuais separadas por juntas de contração. No entanto, estas lajes são muito mais longas (até 15 m de comprimento) do que as lajes JPCP, por isso a JRCP utiliza aço de reforço dentro de cada laje para controlar as fissuras dentro da laje. Este tipo de pavimento não é mais construído nos EUA devido a alguns problemas de desempenho a longo prazo.
Pavimento de betão armado contínuo (CRCP)
Este tipo de pavimento rígido utiliza aço de reforço em vez de juntas de contracção para o controlo de fissuras. As fissuras normalmente aparecem sempre 1,1 – 2,4 m (3,5 – 8 ft.) são mantidas firmemente unidas pelo aço de reforço subjacente. Resumo técnico da FHWA.