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Deterioração Estrutural de Bases de Solo Arenoso Laterítico


36.a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO – 36.ª RAPv
CURITIBA/PR – BRASIL – 24 a 26 de agosto de 2005
DETERIORAÇÃO ESTRUTURAL DE BASES DE SOLO ARENOSO FINO LATERITICO

Douglas Fadul Villibor; Alexandre Zuppolini Neto ; Fábio Quintela Fortes & Cláudio Nogueira Junior

Resumo

As bases de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL), apresentam peculiaridades de comportamento estrutural e, conseqüentemente, de deterioração do pavimento, que as diferenciam dos demais tipos de base. Isto se deve à coesão natural que atua na base de SAFL ao longo de toda a sua vida útil. Essa propriedade está relacionada, principalmente, ao comportamento laterítico dos finos do solo, ao processo de compactação e ao fenômeno de capilaridade desenvolvido pela estrutura da base. Estas características são muito diferentes da cimentação química que ocorre no caso de solocimento.
As bases de SAFL lembram um arenito natural cimentado por argila, com trincas verticais e horizontais interligadas, formando blocos encaixados entre si e com as camadas inferiores. Esses blocos têm a capacidade de transmitir esforços entre si, trabalhando em conjunto e sem movimentos isolados. Com isso, os fenômenos de fadiga e de bombeamento não têm sido fatores determinantes da deterioração da estrutura da base. Em função dessas características, os SAFL apresentam um comportamento estrutural e de deterioração diferenciado, tanto das bases fortemente coesivas de solo cimento, como das bases granulares não coesivas.
Com o objetivo de analisar o processo de deterioração estrutural da base de SAFL, ainda pouco difundida no meio técnico, este trabalho apresenta as diferenças de comportamento estrutural e os fenômenos de deterioração de pavimentos com bases de SAFL.
PALAVRAS-CHAVE: BASE DE SOLO ARENOSO FINO LATERÍTICO (SAFL); PECULIARIDADES DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL; FENÔMENO DA DETERIORAÇÃO DO SAFL.
ABSTRACT
The pavement bases of Fine Grained Lateritic Soils (SAFL) present peculiarities of structural behavior and, consequently, of pavement deterioration, that differentiate them from the other types of bases. It is due to the natural cohesion that acts in the SAFL´S base throughout its useful life. This property is, mainly, related to the lateritic behavior of the fine ones of the pavement, to the process of compacting and the phenomenon of capillarity developed by the base structure. These characteristics are very different of the chemical face-hardenings which occurs in the case of cement soil base.
The bases of SAFL are natural sandstone cemented by clay look-alike, with vertical and horizontal linked cracks, forming on encased blocks among themselves and the inferior layers. These blocks have the capacity for transmit efforts among themselves, working together and without any isolated moves. In function of that, the pumping and fatigue phenomena have not been seen as determinant factors of the deterioration of the base´s structure. Based on these characteristics, the SAFL presents a structural and differentiated deterioration behavior, as much of the strong cohesive bases of cement soil, as of the bases to granulate not cohesive.
Aiming to analyze the process of structural behavior and deterioration phenomena’s of the SAFL bases, still little disseminated in technician media, this work presents the differences of behavior and the phenomena of deterioration of pavement with SAFL bases.
KEYWORDS: FINE GRAINED LATERITIC SOILS (SAFL); PECULIARITIES OF STRUCTURAL BEHAVIOUR; DETERIORATION´S PHENOMENON OF THE SAFL.

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Aspectos Fundamentais para Uso Adequado de SAFL em Bases de Pavimentos de Baixo Custo


ASPECTOS FUNDAMENTAIS PARA USO ADEQUADO DE SAFL EM BASES DE PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO

33ª REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

FLORIANÓPOLIS / SC, 2001

 

Autores:

Douglas Fadul Villibor

Job Shuji Nogami

 

Este trabalho apresenta considerações sobre os aspectos considerados fundamentais para o uso de Base de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL) em Pavimentos Rodoviários de Baixo Custo.

Para seu desenvolvimento serão enfocados os seguintes assuntos sobre as bases de SAFL em pavimentos rodoviários: Breve histórico sobre seu uso; Rodovias executadas; Conceituação e aspectos e fundamentais para uso adequado de SAFL em bases de Pavimentos de Baixo Custo; e Considerações finais.

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Técnica Construtiva das Bases de Solo Arenoso Fino Laterítico


TÉCNICA CONSTRUTIVA DAS BASES DE SOLO ARENOSO

FINO LATERITICO

ANAIS DA 22º REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

MACEIÓ, SETEMBRO DE 1987

 

Autores:

Villibor, D.F., Nogami, J.S., Sória, M.H.A.

 

No estado de São Paulo o uso rotineiro de bases de “Solo arenoso fino lateritico” SAFL, deu-se praticamente após 1975.

Até então esses solos “in natura” só eram usados, rotineiramente em pavimentação, como camadas de reforço do subleito ou sub-bases.

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A Técnica Construtiva das Bases de Solo Arenoso


A TÉCNICA CONSTRUTIVA DAS BASES DE SOLO ARENOSO

FINO LATERÍTICO

22ª REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

MACÉIO – 31 DE AGOSTO A 04 DE SETEMBRO DE 1987

 

Autores:

D.F.Villibor., J.S.Nogami., M.H.Sória

 

Resumo

No estado de São Paulo o uso rotineiro de bases de “solo arenoso fino lateritico”, SAFL, deu-se praticamente após 1975. Até então esses solos “in natura” só eram usados, rotineiramente em pavimentação, como camadas de reforço do subleito ou sub-bases.

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Controle Tecnológico das Bases de Solo Arenoso Fino Laterítico


CONTROLE TECNOLÓGICO DAS BASES DE SOLO ARENOSO FINO LATERÍTICO

20ª REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

FORTALEZA – NOVEMBRO DE 1985

 

Témario: Especificações e controle de qualidade aplicados à pavimentação.

 

Autores:

Douglas Fadul Villibor

Job Shuji Nogami

 

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Comportamento de Trechos Executados com SAFL


A observação do comportamento dos pavimentos rodoviários com base de SAFL, construídos no Estado de São Paulo, mostrou que essa solução superou, em muito, as expectativas. Os primeiros trechos pavimentados em estradas, projetados para vida útil de 3 anos, apresentaram, após 6 anos de utilização, comportamento altamente satisfatório, sem terem sofrido recapeamento ou recuperação maior. Há trechos, inicialmente projetados como proteção à terraplenagem (entre eles, Cambaratiba-Borborema, Ibitinga-Itápolis e Itajobi-Novo Horizonte) e construídos em 1974/75, que até meados da década de oitenta funcionaram como estradas efetivamente pavimentadas, sem apresentarem grandes problemas. Na realidade, ocorreram defeitos inerentes ao tipo de revestimento adotado (tratamento superficial delgado); entretanto, são percentualmente pequenos, considerando-se a extensão total executada. Aqueles trechos, com esbeltos recapeamentos executados posteriormente, ainda continuam em serviço. Tendo em vista o excelente comportamento apresentado nos trechos experimentais, a base de SAFL começou a ser empregada como parte integrante da estrutura de pavimentos econômicos, em substituição às bases convencionais, geralmente constituídas de material britado, pedregulho ou solo cimento. Desde então, pavimentos com esse tipo de base vêm sendo utilizados em vias urbanas, em pistas de aeródromos e em pátios de estacionamento. Dentre os trechos pioneiros de vias urbanas citam-se os construídos 24 Pavimentos Econômicos em Araraquara, Barretos, Descalvado, Presidente Prudente, São Carlos e, de pista de aeródromo, o da Base Aérea de Pirassununga, do Ministério da Aeronáutica, todos no Estado de São Paulo. Os pavimentos têm atendido, perfeitamente, aos objetivos propostos, além de serem econômicos por utilizarem, em suas bases, materiais locais de baixo custo e revestimentos esbeltos de tratamentos superficiais.   Conteúdo Extraído do livro Pavimentos Econômicos – Tecnologia do Uso de Solos Finos Lateríticos, publicado pela editora Arte e Ciência de autoria dos Doutores e Professores Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami

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Especificações dos SAFL para Bases de Pavimentos

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Especificações dos SAFL para Bases de Pavimentos


As especificações do solo arenoso fino laterítico são fundamentadas em determinações de suas propriedades mecânicas e hídricas. Essas especificações impõem as seguintes condições para o emprego desses solos como base de pavimento: faixa_granulometrica– Composição granulométrica do solo tal que, 100% seja constituído por grãos que passem integralmente na peneira de abertura de 2,00 mm ou que possua uma porcentagem de grãos de, no máximo, 5% retidos nessa peneira. – Os solos devem pertencer à classe de solos de comportamento laterítico de acordo com a classificação MCT, ou seja, ser do tipo LA, LA´ ou LG´. – Os solos devem apresentar propriedades mecânicas e hídricas dentro dos intervalos indicados na tabela 5, quando compactados na Energia Intermediária do Mini-Proctor. A curva granulométrica destes solos é descontínua e eles devem apresentar uma granulometria que se enquadre na faixa indicada na figura 17, servindo portanto esta faixa como orientação para o emprego desses solos como bases de pavimento. tabela_valores_SAFLPara os solos de cada uma das áreas da figura 18 (abaixo) foram estudados detalhes da técnica construtiva mais adequada a fim de evitar qualquer defeito construtivo e minimizar o custo de construção.

figura18

Técnica Construtiva

A tabela 6 ilustra o Procedimento Construtivo e de Controle de Bases de SAFL e a figura 19 mostra seus detalhes construtivos.

tabela6

figura19

Peculiaridades sobre o Comportamento de Pavimentos com Base de SAFL Algumas peculiaridades observadas durante a vida de serviço dos pavimentos executados com bases de solo arenoso fino laterítico são: – Baixíssima incidência de ruptura da base, exceto em locais onde o lençol freático se encontra a menos de 1,0 m de profundidade e/ou em pontos de percolação de águas superficiais. – Pequenas deflexões, geralmente entre 20 e 60 (1/100 mm). – Pequenas deformações nas rodeiras, porém, sem trincamento do revestimento. – Baixa contração por secagem ao ar nos solos da área II resultando em placas de dimensões aproximadas de 50 x 50 cm na base, consideradas ideais como padrão de trincamento. Os solos da área I apresentam contração média a elevada, que conduz à formação de placas da ordem de 30 x 30 cm. – Excelente capacidade de receber compactação (solos das áreas I e II), alcançando facilmente o grau correspondente a 100% da MEASmax relativa à “energia intermediária”. – Facilidade no acabamento da base e baixo desgaste superficial sob a ação do trânsito de serviço. – Satisfatória receptividade à imprimadura, proporcionando uma boa aderência da camada de rolamento à base. – Superfície e borda pouco susceptíveis ao amolecimento por umedecimento. As peculiaridades mencionadas são relativas principalmente às áreas I e II da figura 18. Entretanto, cabe ressaltar que, quando da utilização de solos pertencentes às áreas III e IV, observa-se o seguinte: – Dificuldade de aceitar compactação. O grau de compactação atinge valores entre 93 e 97% da MEASmax relativa à “energia intermediária”. – Propensão para formação de “lamelas” na construção. – Dificuldade no acabamento da base, principalmente sob ação do tráfego de construção. – Superfície e borda da base muito susceptíveis ao amolecimento por absorção excessiva de umidade. Problemas de erodibilidade nas bordas quando sujeitas à ação d’água em segmentos onde não existem guias e sarjetas e/ou proteção lateral. Considerações sobre Defeitos no Pavimento devido às Deficiências da Técnica Construtiva Os principais defeitos incidentes em pavimentos com bases de SAFL decorrem de algumas deficiências no processo executivo e da interface base/revestimento. Estão indicados nos fluxogramas 3 e 4 respectivamente. fluxograma_3e4 Dentre as ocorrências mencionadas, os defeitos que mais afetam a vida de um pavimento com base de SAFL são: – Lamelas superficiais: decorrentes de pequenos aterros para acerto de greide, quando do acabamento, e de supercompactação superficial da camada, mais incidente em solos pouco coesivos. – Falta de imprimadura impermeabilizante ou taxa insuficiente, que não confere a coesão necessária na superfície da base, acarretando cravamento do agregado do revestimento na base. – Escolha inadequada do solo, por exemplo, com baixa capacidade de suporte, levando conseqüentemente a recalques e deformações excessivas, ou utilização de solos não coesivos ocasionando escorregamentos do revestimento.  Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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Qual o Conceito de Pavimento Econômico?


As Perguntas e Respostas foram extraídas do Livro “Pavimentos Econômicos – Tecnologia do uso dos solos finos lateríticos” (2009) de autoria de Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami.

Qual o Conceito de Pavimento Econômico? 

É o pavimento que:

  • Utiliza base constítuida de materiais naturais ou misturados com pequena porcentagem de agregado, cujos custos de execução são substancialmente menores do que aqueles apurados nas bases tradicionais, como: brita graduada, macadame hidráulico, solocimento, etc.
  • Utiliza revestimento betuminoso, tipo tratamento superficial duplo ou triplo, com espessura máxima de 3 cm e, frequentemente, da ordem de 1,5 cm.
  • Suporta um tráfego máximo do tipo médio, com Nt ?106 solicitações do eixo simples padrão de 80 kN.
    A figura A.1 exemplifica uma secção transversal típica de um pavimento econômico rodoviário, sem escala e com medidas em m. Observe-se que a imprimadura impermeabilizante, também deve ser executada nas bordas da base e nos acostamentos, para evitar a infiltração de água pelas laterais.

 

Figura A.1 Secção transversal típica de um pavimento econômico rodoviário.

Para efeito de ilustração serão apresentadas as vantagens do uso de pavimento econômico com base de SAFL, em comparação com aqueles que usam bases tradicionais, abrangendo aspectos econômicos e ambientais.
Quanto ao aspecto econômico, foi realizado um estudo dos preços por m2 de pavimentos, com diversos tipos de base e revestimento de tratamento superficial duplo, utilizados em rodovias vicinais.
A figura A.2 ilustra a estrutura de um pavimento usual de rodovia vicinal (com 4 alternativas para a base), que forneceu subsídios ao estudo econômico.
Com esta estrutura foi gerado o orçamento, das camadas indicadas na tabela A.1 que teve, como referência, os preços unitários da tabela do DER-SP de Dezembro de 2008.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura A.2 Estrutura de um pavimento econômico, com diversos tipos de base.

A tabela A.2 apresenta dados para comparação dos preços unitários da base de SAFL e das tradicionalmente utilizadas no Estado de São Paulo, além dos preços dos pavimentos resultantes. Utilizou-se o preço por m2 dessas bases, considerando que tenham espessura de 15 cm e que a distância média de transporte seja de 5 km.
Analisando a primeira coluna da tabela A.2, verifica-se que o preço da base de SAFL é o menor, sendo da ordem de 29% do preço da de solo brita, ou da de solo cimento e 19% do de brita graduada. As duas últimas colunas (PT e RC) mostram que o preço total dos pavimentos com base de solo brita, solo cimento e brita graduada, é muito superior ao do pavimento com base de SAFL.

Tabela A.1 Preço de execução de camadas, por m2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabela A.2 Comparação de preços, por m2, de pavimentos com diversos tipos de base.


 

 

 

 

 

 

 

 

O tipo de base, com preço total mais próximo daquele correspondente à base de SAFL, é o solo brita, que resulta 53% mais caro; os demais resultam maiores, respectivamente: 54% (solo cimento) e 91% (brita graduada).
Esses percentuais mostram a grande vantagem do uso das bases de SAFL para a execução de rodovias vicinais:

com o orçamento necessário para executar 1.000 km de pavimento de solo brita (largura de 8,40 m), podem-se executar 1.530 km de um pavimento estruturalmente similar com SAFL, ou seja, construir uma extensão 53 % maior.
Além dos benefícios econômicos há, também, vantagens ambientais proporcionadas pelo uso das bases de SAFL, em relação às tradicionais de brita graduada, solo brita e solo cimento. Essas vantagens estão ligadas ao fato de suas jazidas serem ocorrências naturais, o que permite:

  • Executar um projeto de recuperação da área degradada pela exploração, com uma configuração que a reintegre à paisagem existente, além de proporcionar um sistema de drenagem superficial adequado, minimizando os danos ao meio ambiente.
  • Reconstituir a vegetação de sua superfície, por meio da reposição do material orgânico (proveniente da camada vegetal estocada quando da limpeza da jazida), diminuindo o dano ambiental, pela rebrota rápida da cobertura original.

Por outro lado, as bases tradicionais utilizam, na sua execução, materiais beneficiados (agregados britados e cimento), cuja obtenção cria sérios problemas ambientais, tais como:

  • Degradação da área explorada.
  • Ruídos e resíduos sólidos (pó) gerados na exploração das pedreiras.
  • Gastos com energia e equipamentos específicos para o beneficiamento
    dos materiais.

Esses três aspectos são relevantes na execução de grandes programas de rodovias vicinais, por demandarem elevadas quantidades de materiais beneficiados. Isto posto, ambientalmente, a alternativa do uso dos SAFL é a mais favorável
por gerar menor passivo ambiental do que as bases tradicionais.

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Quais são os tipos de Base de Baixo Custo utilizados em Pavimentos Econômicos no Estado de São Paulo?


Os tipos são:

  • Bases de SAFL com materiais de ocorrências naturais.
  • Bases de Solo Laterítico Agregado, a saber:
  • De granulação fina, designado ALA, cujo material é constituido de mistura de argila laterítica com areia. Vide questão 11 do Livro Pavimentos Econômicos disponível no portal.
  • De granulação grossa, designado SLAD, cujo material é constítuido de mistura de solo laterítico com baixa porcentagem de agregado (brita, pedregulho ou laterita). Vide capítulo 7 do livro "Pavimentos Econômicos".

A secção transversal da estrutura desses pavimentos é a mesma indicada na figura A.1 do livro "Pavimentos Econômicos".

               

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Conceitue os Solos Finos Lateríticos Arenosos e Argilosos?


Conceitua-se, tecnológicamente, como Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL) aquele que:

  • Possui menos de 10% de fração retida na peneira de 2,00 mm (nº10);
  • Possui mais de 50 % de fração retida na peneira de 0,075 mm (nº200);
  • Essas frações devem ser constítuidas, predominantemente, de grãos de quartzo;
  • Pertence à classe de solos de comportamento laterítico e a um dos grupos LA, LA' ou LG', da classificação Geotécnica MCT (conforme M9).

Conceitua-se, tecnológicamente, como Solo Argiloso Fino Laterítico aquele que:

  • Possui menos de 10% de fração retida na peneira de 2,00 mm (nº10);
  • Possui menos de 50% de fração retida na peneira de 0,075 mm (nº200);
  • Essas frações podem conter, açém do quartzo, óxidos e hidróxidos de Fe, Al e Ti;
  • Pertence à classe de solos de comportamento laterítico e ao grupo LG' da classificação MCT.

Houve a necessidade de se introduzir, no meio técnico brasileiro, as designações e conceituações acima, para evitar que os Solo Arenoso Fino Laterítico e Solo Argiloso Fino Laterítico fossem confundidos com os Pedregulhos Lateríticos ou Cascalhos Lateríticos ou, ainda, Concreções Lateríticas (popularmente designados de Canga, Tapionga, Piçarra, etc), constítuidos de elevada porcentagem de fração retida na peneira de 2,00 mm. Esses últimos materiais foram designados de Solos Lateríticos nas normas do DNIT, o que pode ocasionar confusões conceituais.

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