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Peculiaridades sobre o Comportamento de Pavimentos com Base de ALA


As peculiaridades observadas no comportamento dos pavimentos com bases de misturas do tipo ALA são similares às verificadas nos pavimentos com base de solo arenoso fino laterítico SAFL. As considerações sobre os defeitos provenientes de deficiências da técnica construtiva da camada de base constituída por argila laterítica com areia (ALA), são similares às das bases de SAFL. As misturas de solo agregado são consideradas de granulação grossa, ou seja, apresentam elevada porcentagem de grãos retidos na peneira de abertura de 2,00 mm. Seus finos, fração que passa na peneira de 2,00 mm, devem apresentar comportamento laterítico, segundo a classificação MCT. Os agregados podem ser artificiais (pedra britada ou escória de alto forno) ou naturais (pedregulho de cava, lateritas concrecionadas e/ou quartzitos com baixa porcentagem de material passando na peneira de abertura de 0,075 mm). Quanto à sua graduação, as misturas podem apresentar uma granulometria contínua ou descontínua. Normalmente utiliza-se mistura de solo agregado de granulometria descontínua (menor porcentagem de brita), por motivos econômicos. Deve-se sempre optar por misturas de solos e agregados naturais de granulometria contínua, quando a jazida se encontra próxima à obra e o custo do material não for elevado, pelos seguintes motivos: – Melhor aderência da camada de rolamento à base executada com misturas de solo agregado. – Facilidade de execução. – Fácil obtenção de uma elevada capacidade de suporte, mesmo quando a mistura é compactada na energia intermediária. No entanto, misturas de solo agregado de granulometria descontínua também têm sido utilizadas com sucesso, porém quando compactadas na energia modificada. O comportamento das misturas de solo agregado está, sem dúvida, relacionado com a alta qualidade de seus finos de comportamento laterítico e com a baixa umidade de equilíbrio de trabalho dessas bases, geralmente da ordem de 80% da umidade ótima. Isso conduz, nos trópicos, a bases de elevada capacidade de suporte real e baixa permeabilidade, principalmente para misturas de solo agregado de granulometria descontínua. Portanto, a teoria proposta para o estudo de bases de granulometria descontínua é consubstanciada no estudo detalhado de seus finos, com a Metodologia MCT, e das características dos agregados. O ângulo de atrito destas misturas é garantido pelos agregados; a coesão, pelos finos lateríticos. A teoria clássica das misturas de granulometria contínua é baseada na distribuição de esforços pelo contato grão a grão (atrito) e baixa coesão, devido à pequena presença de finos. Essas misturas apresentam elevada permeabilidade e capacidade de suporte, porém com custos superiores quando comparadas com as de granulometria descontínua. figura18 Quando a mistura tem em sua constituição solos lateríticos situados nas áreas III e IV da figura acima, a base terá um comportamento notadamente granular não coesivo, cuja resistência após compactada, deve-se sobretudo ao ângulo de atrito interno entre as partículas. Já no caso de o solo laterítico situar-se nas áreas I e II e a sua direita, a base terá comportamento de um material granular coesivo, cuja resistência deve-se, tanto ao atrito interno, quanto à coesão de suas partículas. As bases executadas com as misturas acima têm as seguintes características: Misturas Granulares Pouco ou Não Coesivas significam bases com pequena susceptibilidade à segregação do solo e da brita no processo de execução, nenhuma contração por secagem ao ar, permeabilidade elevada, perda de umidade quando da compactação excessiva e baixa coesão. Além do mencionado, apresentam elevada penetração da imprimadura impermeabilizante na camada superficial da base. Misturas Coesivas são bases com elevada susceptibilidade à segregação do solo e da brita no processo de execução. Podem apresentar contração por secagem ao ar, baixa permeabilidade, pequena perda de umidade na compactação e elevada coesão, facilitando sua aderência à camada de rolamento. Apresentam, ainda, excelente capacidade de receber compactação alcançando com facilidade o grau de compactação de 95% do Proctor Modificado. Fonte/ livro: “Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas” – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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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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Peculiaridades de Comportamento do Pavimento


As peculiaridades de comportamento dos pavimentos observados com base de SLAD são: – Ausência de ruptura de bases: não foi constatada nenhuma ruptura desse tipo, a não ser em pontos isolados, onde o nível d’água se encontra a pequena profundidade. – Pequena deflexão: os valores de deflexões situam-se entre 20 a 60/100 mm. – Condição hidrológica da base: as determinações dos teores de umidade, efetuadas na base, têm revelado valores abaixo da umidade ótima de compactação correspondente à energia de referência adotada. – Ausência de lamelas na base: o fato de a mistura conter elevada porcentagem de agregado britado tem facilitado a técnica construtiva uma vez que, mesmo com elevada energia de compactação, não ocorrem “lamelas” causadas por supercompactação ou na fase de acabamento da mistura. – Ausência de escorregamento do revestimento: devido ao elevado atrito entre a interface da base imprimada e o revestimento, mesmo em curvas fechadas. – Trincamento no revestimento: este defeito ocorre muito esporadicamente, em locais isolados e é explicado pelo excesso de umidade na camada de solo-brita, especialmente em solos bastante coesivos. Considerações sobre Defeitos no Pavimento Devido às Deficiências do Processo Executivo Os principais defeitos incidentes nas bases de SLAD estão ilustrados no fluxograma 5. fluxograma5 Devido às ocorrências mencionadas, os defeitos que mais afetam a vida de um pavimento com base de SLAD são: – Ocorrências de ondulações e desagregações do revestimento, decorrentes de pequenos reaterros quando do acabamento da base, gerando uma camada de pequena espessura sem aderência ao corpo da camada de base. – Escolha inadequada do solo. Por exemplo, com baixa capacidade de suporte e presença de finos expansivos (que levam a recalques e deformações excessivas do pavimento), ou solos sem nenhuma coesão que podem acarretar escorregamento 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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Bases de Misturas de Solo Argiloso Laterítico e Areia (ALA)

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Bases de Misturas de Solo Argiloso Laterítico e Areia (ALA)


Em muitas regiões do território brasileiro existem solos lateríticos finos in natura, que não apresentam características adequadas para seu emprego como bases de pavimentos. No entanto, esses solos, quando misturados entre si ou com areias, poderão fornecer materiais adequados com comportamento semelhante ao de um solo arenoso fino laterítico. Dois tipos de misturas podem ser efetuadas para a utilização desses materiais como base de pavimentos, ou seja, em caso de ocorrência de solos argilosos lateríticos (LG’) nas proximidades da obra, estes devem ser corrigidos com o acréscimo de areia laterítica quartzosa e/ou areia lavada de rio. Se houver presença de areia laterítica (LA), deverá ser acrescentado solo argiloso laterítico. Portanto, essas misturas são caracterizadas pela natureza laterítica de seu componente argiloso, que passa na peneira 0,075 mm (nº 200), e pelo uso de areia laterítica (LA) ou areia de cava ou lavada de rio. As misturas de argilas lateríticas com areia (ALA) são recomendadas para uso em camadas de sub-bases de vias submetidas a tráfego pesado, ou seja, número de repetições do eixo padrão de 80 kN de até 107. Quando utilizadas em camadas de bases, são indicadas para vias de tráfego leve, com um N máximo de 105. Pavimentos Urbanos com Base de Argila Laterítica com Areia (ALA) A tabela 7 ilustra algumas cidades onde já foram executadas bases de ALA, na espessura de 15,0 cm, ano de execução, bem como área construída com argila laterítica e areia e grupo MCT destes solos. tabela7 Especificações dos Componentes e da Mistura de Argila Laterítica com Areia (ALA) para Bases de Pavimentos Os componentes da mistura do tipo ALA devem atender as seguintes características, para que possam ser considerados apropriados para camadas de base e sub-base: – Solo Argiloso: – Deve pertencer à classe “L” (solo de comportamento laterítico) e grupo LG´ (argilas lateríticas) da classificação MCT. – Deve apresentar propriedades mecânicas e hídricas, quando compactado na energia normal, segundo valores indicados a seguir: – Suporte Mini-CBR na Energia Normal, sem imersão $ 12%; – RIS ou razão do Mini-CBR imerso para o Mini-CBR na umidade de moldagem $ 50%; – Expansão, sem sobrecarga padrão # 1 %. – Areia: – Deve pertencer aos grupos LA (areia laterítica quartzosa) e NA (areia não laterítica), porém isenta de mica, segundo a classificação MCT. As misturas do tipo ALA devem atender as especificações baseadas na classificação MCT e em determinações das propriedades mecânicas e hídricas, descritas a seguir: – Devem pertencer à classe de solos de comportamento laterítico. – As misturas do tipo ALA, quando compactadas, devem possuir propriedades dentro dos intervalos da tabela 8 e granulometria descontínua com graduação que se enquadre na faixa indicada na figura 20. figura20 As misturas do tipo ALA devem se situar na área indicada no gráfico da classificação MCT, conforme ilustrado na figura 21. figura21

Projeto de Dosagem

O projeto de dosagem deve englobar um estudo geotécnico dos componentes da mistura (argila laterítica e areia) e uma verificação dos resultados obtidos em 3 amostras quanto ao atendimento dos requisitos indicados nas especificações, tanto dos componentes, quanto da mistura de argilas lateríticas e areia. Caso os resultados atendam às especificações, deve-se proceder à composição das misturas envolvendo amostras representativas de argilas lateríticas com areia laterítica, ou areia de cava ou lavada de rio, em porcentagens de peso. A porcentagem de areia utilizada nas dosagens de laboratório deve variar de 20, 30, 40 e 50%, não devendo ser inferior a 20%, por questões práticas, no processo de mistura em campo. Após a mistura, proceder à sua classificação e verificar sua posição no gráfico da classificação MCT, conforme figura 21. A mistura deverá situar-se, preferencialmente, na área de condição desejável, porém com a menor porcentagem possível de areia, por motivos de custos de execução.Definidas as frações de cada componente da mistura, compor mais 9 (nove) amostras de argila laterítica com areia e submetê-las aos ensaios propostos. Isto permitirá a obtenção de valores estatísticos das propriedades das misturas.

Técnica Construtiva

A tabela 9 apresenta o Procedimento Construtivo e de Controle de Bases de Misturas do Tipo ALA com a adição de areia no solo argiloso laterítico in situ. A mistura do tipo ALA também pode ser feita na jazida, com pá carregadeira, e transportada para a aplicação na via conforme indicado nas figuras 22 e 23. Detalhes construtivos de bases de ALA são mostrados na figura 24. figura22_jazida_argila        figura23_misura_argila_e_areia               figura24 Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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Estudos Geotécnicos de Jazidas

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Estudos Geotécnicos de Jazidas


Os estudos para a obtenção das características geotécnicas dos solos de jazidas (áreas de empréstimos) são semelhantes aos dos solos do subleito, havendo apenas pequenas adaptações referentes a: – Amostragem sistemática. – Ensaios geotécnicos. – Serviços de escritório. Serviços de Campo e Laboratório (Amostragem Sistemática e Ensaios Geotécnicos) O estudo geotécnico de jazidas para o uso em aterro, reforço do subleito, sub-base e base, será feito por métodos convencionais, com uma rede de poços de investigação espaçados, de 30 metros, nos dois sentidos, conforme ilustrado na figura 16. A dimensão poderá ser aumentada até 50 metros, em função da área de empréstimo, desde que a malha estudada permita a

caracterização adequada dos materiais ocorrentes. perfil_geotecnico_jazida

As amostras deverão ser coletadas em dois níveis de profundidade, ou seja, de 0,5 m até 2,0 m e de 2,0 m até a cota final de exploração (ver figura acima). Constarão do estudo geotécnico, no mínimo, 09 amostras representativas de cada camada do perfil de solo encontrado, que serão submetidas aos seguintes ensaios: – Classificação MCT. – Análise granulométrica em 50% das amostras, ou em furos alternados. – Teor de umidade. – Compactação Mini-Proctor na Energia Normal. – Suporte CBR ou Mini-CBR, e expansão. O ensaio Mini-CBR é empregado somente quando o material apresentar granulometria com 95% passando na peneira com malha de abertura nominal de 2,00 mm. Caso contrário, utiliza-se o CBR convencional.

Serviços de Escritório

Os serviços de escritório constam de elaboração de plantas, perfis e plano de exploração. Devem conter as informações indicadas na Figura 16, além dos dados relativos à análise granulométrica, capacidade de suporte CBR ou Mini-CBR, classificação MCT, teor de umidade, massa específica aparente seca máxima etc.

Aplicações da Metodologia MCT em Bases de Pavimentos

A Metodologia MCT permitiu o desenvolvimento de novos tipos de bases para pavimentos constituídas por solos tropicais considerados impróprios pelos critérios tradicionais desenvolvidos para climas frios e temperados.Os materiais empregados em bases de pavimentos rodoviários e urbanos, para baixo volume de tráfego, podem ser solos lateríticos finos in natura ou misturas desses com agregados naturais ou britados. Os seguintes tipos de bases para pavimentos serão enfocados: – Bases de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL). – Bases de Solo Argiloso Laterítico e Areia (ALA). – Bases de Solo Laterítico e Agregado de Granulometria Descontínua (SLAD). – Bases de Argila Laterítica.

Bases de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL)

Considerações Iniciais No território brasileiro existem vastas áreas cobertas por espesso manto de solos arenosos finos. O solos da parte superficial desse manto apresentam características próprias devido à atuação de processos pedológicos específicos designados genericamente de laterização. Muitos desses solos são jazidas naturais de solo arenoso fino laterítico (SAFL) apropriados para o emprego em bases de pavimentos. No Estado de São Paulo, o uso rotineiro de bases de solo arenoso fino laterítico ocorreu após 1975. Entretanto a primeira utilização de solos lateríticos de granulação fina (argilosos ou arenosos) em camadas de pavimentos no Estado de São Paulo ocorreu ainda na década de 50, quando foram utilizados em camadas de reforço do subleito. Esse procedimento foi adotado diante do elevado valor de capacidade de suporte CBR apresentado por esses solos, apesar de possuírem outras características consideradas não muito favoráveis pelos procedimentos tradicionais de classificação dos solos. Portanto, de 1950 até 1975, esses solos in natura só eram usados em pavimentação como camadas de reforço do subleito ou sub-bases. Pelo fato de os solos constituintes dessas camadas se encontrarem confinados pela base e, eventualmente pela sub-base, não havia grande preocupação por parte do meio técnico quanto ao trincamento ou mesmo quanto à qualidade do acabamento da superfície dessas camadas. Para controle da qualidade dos subleitos e das sub-bases, limitava-se à obtenção de um grau de compactação que garantia um suporte, expresso em termos de CBR, especificado para a camada. Para o caso do uso de solo arenoso fino laterítico em bases de pavimentos, outras características são decisivas para o seu sucesso, pois tais camadas praticamente não são confinadas, e recebem sobre si apenas um revestimento betuminoso esbelto, com espessura máxima de 3,0 cm. Mesmo assim, devem absorver os esforços provenientes da construção do revestimento, apresentar boa aderência à camada de revestimento, suportar os esforços verticais e horizontais provenientes do tráfego e resistir à ação das intempéries. Há solos arenosos finos lateríticos para emprego em bases de pavimentos em 50% do Estado de São Paulo. Há grande ocorrência destes solos também nos Estados do Paraná, Goiás, Mato Grosso, Bahia e Minas Gerais. Até a presente data, já foram executados aproximadamente 12.300 km de rodovias vicinais com bases de solo arenoso fino laterítico. Desses, 8.000 km apenas no Estado de São Paulo. Em termos de vias urbanas, já foram construídos mais de 12 milhões de m2 de bases de SAFL em todo o território nacional. Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros).

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Estudos Geotécnicos dos Solos do Subleito

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Estudos Geotécnicos dos Solos do Subleito


Os estudos dos solos do subleito objetivam a obtenção dos parâmetros geotécnicos do subleito, a partir de serviços de campo e laboratório. Esses serviços são complementados por serviços de escritório, que abrangem a elaboração de perfis geotécnicos com as características dos solos, indicações dos universos de solos para subleito e plano de exploração para jazidas.

Serviços de Campo e Laboratório

Os serviços de campo e laboratório envolvem o reconhecimento preliminar de campo, a amostragem sistemática e ensaios geotécnicos. Os estudos preliminares de campo desempenham papel importante pelo fato de possibilitarem a obtenção de alguns parâmetros de maneira expedita, mediante o uso de procedimentos práticos e de equipamentos de fácil manuseio. Com as informações disponíveis em mapas pedológicos, geológicos e geotécnicos, é feita uma vistoria in situ por profissionais especializados, com comprovada experiência na área, para a obtenção das seguintes informações básicas: – Existência ou não de revestimento primário nas vias. – Condições topográficas e aspectos ligados à drenagem superficial e profunda das vias em questão. – Identificação expedita, táctil-visual, do subleito e das jazidas, para a verificação da mineralogia e granulometria dos solos, macroestrutura e cor etc. A partir dessas informações e da identificação genética do material, serão programadas as fases de amostragem sistemática e ensaios geotécnicos. A amostragem da via para fins geotécnicos será feita através de furos de sondagens com espaçamento máximo, entre dois furos consecutivos no sentido longitudinal, de 75 metros, devendo-se fazer furos intermediários, a cada 25 metros, para simples identificação táctil-visual dos materiais encontrados. Os furos e sondagens deverão ser locados com base nas informações obtidas no reconhecimento preliminar de campo. As sondagens que servirão para reconhecimento (análise táctil-visual), coleta de amostras, traçado do perfil geotécnico do subleito e anotação da cota do nível d’água (se constatado), serão executadas com auxílio de equipamentos manuais (trado-espiral, cavadeira, pá etc.). A profundidade das sondagens, em relação ao greide de fundação do pavimento será de 1,50 metro ou mais, no caso de ocorrência de solos imprestáveis (solos atípicos) sujeitos à remoção. Nesse caso, essa área de material impróprio deve ser delimitada e o projeto deverá dar um tratamento adequado a ela. A amostragem das camadas representativas do revestimento primário e do subleito, visando à obtenção de suas características geotécnicas, será feita conforme descrito a seguir. - Subleito Natural Para esse procedimento, entende-se como subleito natural, no seu estado atual, o subleito sem presença de material pétreo lançado. A coleta de amostras será no primeiro metro abaixo do greide de fundação do pavimento e deverá ser representativa das camadas encontradas. – Subleito com Camada de Revestimento Primário Quando as vias existentes apresentarem camada de revestimento primário em espessura superior a 10 cm, com materiais pétreos, escória ou entulho de boa qualidade, em porcentagem superior a 30% em peso (material retido na peneira de 2,00 mm), deverão ser coletadas amostras, separadamente, da camada de revestimento primário e das camadas do subleito até a profundidade de 1,00 metro abaixo do greide de fundação do pavimento. A programação dos ensaios geotécnicos, tanto in situ quanto em laboratório, será baseada em informações obtidas no reconhecimento preliminar de campo e no levantamento topográfico (plani-altimétrico cadastral). Com esses dados o projetista poderá pré-definir o greide de implantação do pavimento e, portanto, prever a possibilidade de utilização de algumas camadas em suas condições locais. Os ensaios geotécnicos, já descritos anteriormente, serão feitos para avaliar os materiais entre 0 e 1,00 metro abaixo do greide de fundação do pavimento, em duas camadas de aproximadamente 0,50 m. No caso dos ensaios laboratoriais, as amostras representativas dessas duas camadas, se identificadas como iguais (táctil-visual e granulometricamente), poderão ser ensaiadas em uma única amostra representativa do horizonte.

Serviços de Escritório

Os serviços de escritório orientam a elaboração de documentos geotécnicos do projeto, constando de plantas e perfis e deverão conter estas informações: – Características Geotécnicas: – Identificação táctil-visual, incluindo a cor de cada camada. – Classificação MCT da fração do solo que passa na peneira de 2,00 mm. – Massa específica aparente seca máxima. – Teor de umidade ótima. – Granulometria. – Índice de suporte in situ, e moldado em laboratório. – Indicações dos Universos de Solos Os universos serão definidos, para efeito de dimensionamento, segundo um dos critérios: – Por meio de intervalos de Índice de Suporte, Mini-CBR ou CBR, com Expansão # 2%: U1: Solos com CBR ou Mini-CBR < 4%; U2: Solos com 4% # CBR ou Mini-CBR < 8%; U3: Solos com 8% # CBR ou Mini-CBR < 12%; U4: Solos com CBR ou Mini-CBR $ 12%. Opcionalmente poderá ser utilizada a classificação MCT, para a determinação dos universos de solos: UL: Solos Lateríticos, pertencentes aos grupos LA’ e LG’, e com Mini-CBR $ 8%; UN: Solos Saprolíticos, pertencentes aos grupos NS’ e NG’, e com Mini-CBR # 8%. Os demais grupos da classificação MCT (NA’, NA, LA) devem ser estudados isoladamente. A figura 15 ilustra um perfil geotécnico do subleito de uma via urbana. A distância entre os furos de sondagem, recomendadas para estudos geotécnicos em vias urbanas, é de 25 m. Caso um quarteirão tenha menos que 75 m, deverão ser locados furos de sondagem e amostrados seus solos em, no mínimo, 3 locais. subleito_via_urbana Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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Tecnologia do Uso de Solos Lateríticos em Pavimentação – Estudos Geotécnicos

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Tecnologia do Uso de Solos Lateríticos em Pavimentação – Estudos Geotécnicos


O estudo para a obtenção das características geotécnicas dos solos do subleito e de jazidas para o emprego como camadas de reforço do subleito, sub-bases e bases, abrange as atividades ilustradas no fluxograma 2: fluxograma_estudos_geotecnicos A nomenclatura para identificação dos materiais no perfil dos solos será feita de acordo com o exposto a seguir.

Designação das frações dos Materiais

- Fração Pedregulho: grãos minerais que passam na peneira de 38 mm, mas são retidos na de 2 mm de abertura nominal. – Fração Solo: grãos minerais que passam na peneira de 2 mm de abertura nominal. A fração deverá ser classificada de acordo com a “Classificação de Solos Tropicais segundo a Metodologia MCT – ME.54” da Prefeitura Municipal de São Paulo, e apresentar a seguinte nomenclatura: – Classe de Comportamento Laterítico: designada pelo prefixo “L”, subdividida nos seguintes grupos: – LA – Areia Laterítica. – LA’ – Solo Arenoso Laterítico. – LG’ – Solo Argiloso Laterítico. – Classe de Comportamento Não Laterítico: designada pelo prefixo “N”, subdividida nos seguintes grupos: – NA – Areia Não Laterítica. – NA’ – Solo Arenoso Não Laterítico. – NS’ – Solo Siltoso Não Laterítico. – NG’ – Solo Argiloso Não Laterítico. Designação dos Materiais - Quanto à Predominância das Frações: quando não houver fração retida na peneira de 2 mm, o material será designado simplesmente de solo. – Solo com Pedregulho: quando a fração retida na peneira de 2mm estiver compreendida entre 10% e 50%, a nomenclatura deverá ser acompanhada de indicação “com pedregulho”. Ex.: areia não laterítica com pedregulho. - Pedregulho: quando a fração retida na peneira de 2mm for maior que 50%, a palavra “pedregulho” deve preceder a classificação do solo. Ex.: Pedregulho com solo siltoso não laterítico. – Quanto à Presença de Constituintes Especiais: – Com mica: quando for observada a presença de mica, deverá ser anotada a indicação “com mica”. Ex.: solo siltoso não laterítico, com mica. – Com matéria orgânica: quando for observada a presença de matéria orgânica, deverá ser anotada a indicação “com matéria orgânica”. Ex.: solo argiloso não laterítico, com matéria orgânica. Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros).

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Metodologia MCT

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Metodologia MCT


Considerações Iniciais

A metodologia tradicional apresenta uma série de limitações e deficiências para o estudo do uso de solos na pavimentação, desde os aspectos de classificação geotécnicas de solos até os critérios de escolha e dosagem de materiais para o emprego em bases. Duas classificações tradicionais têm sido mais usadas para obras viárias: a HRB (Highway Research Board) – AASHTO (também adotada pela ASTM) e a USCS (“Unified Soil Classification System”). Estas classificações consideram fundamentais a granulometria, o limite de liquidez (LL) e o índice de plasticidade (IP). A classificação de solos HRB-AASHTO é a mais utilizada no meio rodoviário; porém classifica e hierarquiza os solos tropicais de maneira inapropriada. Assim, os solos que se classificam no grupo A-7-5, quando adequadamente compactados, podem se comportar como um ótimo subleito, caso laterítico, ou um péssimo subleito, caso saprolítico (baixa capacidade de suporte elevada resiliência e elevada expansão). Outro exemplo são os solos do grupo A-4 com comportamento laterítico, utilizados com sucesso em bases de pavimentos. Em contrapartida, ocorrem freqüentemente muitos solos saprolíticos do mesmo grupo, que constituem péssimos subleitos. Na condição ótima de compactação da energia normal, elespodem apresentar um valor de CBR da ordem de 3%, quando saprolíticos e podem atingir valores de CBR superior a 30% (na mesma condição de compactação) e superior a 80% na energia intermediária, quando lateríticos. Tendo em vista, entre outras, as dificuldades e deficiências apontadas no uso das classificações tradicionais desenvolvidas para solos de clima frio e temperado, quando empregadas em solos de ambientes tropicais, Nogami e Villibor desenvolveram uma metodologia designada MCT, específica para solos compactados tropicais. A mesma baseia-se numa série de ensaios e procedimentos cujos resultados reproduzem as condições reais de camadas compactadas de solos tropicais, quando usadas em pavimentos, através das propriedades geotécnicas que espelham o comportamento in situ dessas camadas. A metodologia, desenvolvida por Nogami e Villibor a partir da década de 70, deve-se principalmente aos seguintes fatores: – Limitações dos procedimentos tradicionais para caracterizar e classificar os solos com base na granulometria e limites físicos (LL e IP). Tais índices são incapazes e insuficientes para distinguir os principais tipos de solos tropicais, de propriedades diversas, conhecidos como lateríticos e saprolíticos, inadequadamente designados em outros países, de “residuais”; – Constatação experimental do bom desempenho de bases constituídas por solos lateríticos de granulação fina e por solo agregado com grande porcentagem de finos (passando, quase que integralmente na peneira de 0,42 mm de abertura), apesar de serem considerados inapropriados para base de pavimentos pelas sistemáticas tradicionais.

Apresentação da Metodologia MCT

fluxogramaA designação MCT (Miniatura Compactado Tropical) é proveniente da utilização, nos ensaios, de corpos de prova de dimensões reduzidas (corpos de prova com 50 mm de diâmetro) em solos tropicais compactados. Esta Metodologia abrange dois grupos de ensaios a saber: – Mini-CBR e associados; – Mini-MCV e associados. A partir dos ensaios de Mini-CBR e associados, pode-se obter as características dos solos apropriados para bases de pavimentos. Geralmente após a compactação dos corpos de prova, determina-se uma série de propriedades, tais como: capacidade de suporte (Mini-CBR), expansão, contração, infiltrabilidade, permeabilidade, etc. Os ensaios Mini-MCV e associados fornecem parâmetros para a determinação dos coeficientes c’ e e’ que, por sua vez, permitem a classificação dos solos de acordo com a metodologia MCT, além de permitirem a determinação de todas as propriedades referidas nos ensaios Mini-CBR e associados. As propriedades obtidas com uso do grupo de ensaios Mini-CBR e associados são determinadas em corpos de prova compactados com energia constante (normal ou intermediária), para vários teores de umidade. Com relação ao grupo de ensaios Mini-MCV e associados, com exceção do ensaio de perda de massa por imersão, as demais propriedades são obtidas na Massa Específica Aparente sua máxima (MEASmax) para vários teores de umidade (variação da energia de compactação). O fluxograma 1 ilustra os diferentes grupos de ensaios da Metodologia MCT.

Ensaio de Compactação

FIGURA 6: Ensaio de Compactação O ensaio de compactação é um dos principais ensaios da Metodologia MCT pois, a partir de seus parâmetros básicos (umidade ótima e massa específica aparente seca máxima), moldam-se corpos de prova para a determinação de outras propriedades geotécnicas da Metodologia MCT. O ensaio de compactação integrante da sistemática MCT, utiliza uma aparelhagem de dimensões reduzidas podendo ser efetuado por dois métodos distintos de compactação. – Método Mini-Proctor: Designado comumente de Mini-Proctor, em que se procura fixar uma determinada energia de compactação e, com essa energia (normal, intermediária ou modificada), compactar uma série de corpos de prova com diferentes teores de umidade. Com esse procedimento, determinam-se o teor ótimo de umidade e a MEASmax do material. – Método Mini-MCV: Este ensaio foi desenvolvido para estudos de solos tropicais em dimensões reduzidas, por Nogami e Villibor em 1980 e denominado de Mini-MCV. Foi baseado no método proposto por Parsons em 1976, conhecido como ensaio MCV (Moisture Condition Value). Consiste na aplicação de energias crescentes, até se conseguir um aumento sensível de MEAS para vários teores de umidade, obtendo-se uma família de curvas de compactação. Essas curvas são denominadas de curvas de deformabilidade ou de Mini-MCV, pois, a partir delas pode-se determinar o valor dos Mini-MCV de cada uma das curvas. Com a curva de deformabilidade correspondente ao Mini-MCV igual a 10, obtém-se o coeficiente c’, utilizado na classificação geotécnica MCT. O ensaio também pode ser utilizado no controle da compactação e na previsão da erodibilidade. A figura 6 ilustra o equipamento, as características e procedimentos do ensaio e suas aplicações práticas.

Ensaio de Capacidade de Suporte Mini-CBR

FIGURA 7: Ensaio de Capacidade de Suporte – Mini-CBR Esse ensaio, aliado aos ensaios de expansão e contração, gera resultados que possibilitam o dimensionamento de pavimentos e a escolha de solos para reforço do subleito, sub-bases, bases e acostamentos. O ensaio pode ser realizado com ou sem imersão e sobrecarga e, dependendo da finalidade para a qual o solo estudado será utilizado, emprega-se energia de compactação “normal”, “intermediária” ou “modificada”. O ensaio Mini-CBRic com imersão (i) e sobrecarga (c) é realizado para se estudar o comportamento de solos do subleito ou solos de aterros. Quando do estudo da capacidade de suporte de solos para bases, realiza-se o ensaio sem sobrecarga e sem imersão, pois bases de pavimentos econômicos não recebem camadas espessas de revestimento, ou seja, trabalham sem sobrecarga. Medidas do teor de umidade de bases em serviços por vários anos têm revelado que a condição não imersa é a mais representativa. Estudos revelam que mais de 95% das bases analisadas apresentam umidade de trabalho (umidade de equilíbrio) inferior, em torno de 20%, à umidade ótima de compactação quando de sua execução. O que demonstra ser desnecessária a execução do ensaio Mini-CBR em condições imersas. A metodologia MCT contempla também um coeficiente empírico denominado relação RIS, definido pela relação Mini-CBRis/Mini-CBRhm para corpos de prova moldados na energia intermediária. O emprego da energia intermediária se deve ao fato de que, quando adotada a energia modificada, ocorre uma laminação da parte superficial da camada de base para alguns tipos de solos. A relação RIS indica o quanto o solo perde de suporte após um longo período de exposição à água. Quanto maior for a RIS, melhor é o solo, havendo uma menor variação de suporte em contato com a água. Essa relação foi incorporada à Metodologia MCT, pois serve como indício do comportamento laterítico ou não do solo, sendo mais evidenciado em solos arenosos finos. A figura 7 ilustra o equipamento, as características e procedimentos do Ensaio de Capacidade de Suporte Mini-CBR e suas aplicações práticas.FIGURA 8: Penetrômetro com Soquete Mini-CBR para determinação da capacidade de suporte in situ. O ensaio Mini-CBR apresenta uma dispersão menor de valores de capacidade de suporte em relação ao ensaio convencional.

O suporte Mini-CBR de camadas de solos compactados pode ser aferido, in situ, através do penectrômetro sulafricano e/ou da utilização de equipamentos portáteis acoplados a veículos (prensa Mini-CBR). Os resultados in situ apresentam valores de capacidade de suporte superiores aos obtidos nos corpos de prova moldados na umidade ótima em laboratório. Isso reforça a constatação de que as bases e camadas do substrato, em ambientes tropicais, trabalham numa umidade inferior à umidade ótima de compactação. 

Ensaio de Expansão

FIGURA 9: Ensaio de Expansão Esse ensaio tem como objetivo principal o conhecimento dos valores de expansão dos argilo-minerais constituintes dos solos finos, hierarquizando os solos para diversos usos em pavimentação. A figura 9 ilustra o equipamento para a medição da expansão. A figura 8 ilustra o equipamento para a determinação da capacidade de suporte in situ, conhecido como penetrômetro, com soquete Mini-CBR  

Ensaio de Contração

ensaio_contracaoO objetivo deste ensaio é verificar a contração, intencional ou não, durante a fase construtiva e vida útil do pavimento, com o intuito de se evitar a propagação e reflexão de trincas na camada de revestimento. O ensaio visa a gerar informações relativas ao estado e ao comportamento de um pavimento após o período de cura ou secagem. A figura 10 ilustra a aparelhagem, as características e procedimentos do ensaio e suas aplicações práticas.

Ensaio de Infiltrabilidade

ensaio_infiltrabilidadeO ensaio tem como objetivo medir a velocidade e a quantidade de água que penetra em camadas de solo (bases), quando chove durante a fase de execução e/ou operação da rodovia. Estima aproximadamente quanto uma frente de umidade pode caminhar para dentro do pavimento a partir de uma valeta lateral não revestida e/ou através de locais de concentração e acúmulo d’água próximos ao acostamento. O ensaio serve como balizamento para se determinar a distância em que se deve encontrar a rodeira externa da pista em relação à borda do acostamento, para dimensionar sua largura, evitando assim a ocorrência de deformação.

Ensaio de Permeabilidade

ensaio_permeabilidadeÉ utilizado para cálculos de escoamento de água em meio saturado, priorizando os solos para uso em camadas de base de pavimentos. A figura 12 ilustra a aparelhagem e as características do ensaio.    

Ensaio de Perda de Massa por Imersão em Água

ensaio_perda_massaDesenvolvido para distinguir os solos tropicais com comportamento laterítico daqueles com comportamento não laterítico. É também utilizado para classificar os solos tropicais (Classificação MCT), sendo empregado para o cálculo do coeficiente e’. A figura 13 ilustra a aparelhagem, características de ensaio e aplicações dos resultados.    

Aplicações Práticas da Metodologia MCT

As principais aplicações desta metodologia são: – Classificação dos solos. – Propriedades geotécnicas. – Critérios de escolha e priorização de solos para bases. – Dosagem de misturas com solos lateríticos. – Dosagem de imprimaduras asfálticas. Neste item serão abordadas a classificação e as propriedades geotécnicas dos solos lateríticos. Os critérios de escolha e priorização de solos para bases, dosagem de misturas e imprimaduras asfálticas, serão enfocados no capítulo 5.

Classificação dos Solos com uso da Metodologia MCT

A classificação dos solos com uso da Metodologia MCT foi desenvolvida especialmente para o estudo de solos tropicais e baseada em propriedades mecânicas e hídricas obtidas de corpos de prova compactados de dimensões reduzidas. Essa classificação não utiliza a granulometria, o limite de liquidez e o índice de plasticidade, como acontece no caso das classificações geotécnicas tradicionais. Separa os solos tropicais em duas grandes classes: os de comportamento laterítico e os de comportamento não laterítico. Os solos lateríticos e saprolíticos, segundo a classificação MCT, podem pertencer aos seguintes grupos: – Solos de comportamento laterítico, designados pela letra L, sendo subdivididos em 3 grupos: – LA – areia laterítica quartzosa. – LA’ – solo arenoso laterítico. – LG’ – solo argiloso laterítico. – Solos de comportamento não laterítico (saprolítico), designados pela letra N, sendo subdivididos em 4 grupos: – NA – areias, siltes e misturas de areias e siltes com predominância de grão de quartzo e/ou mica, não laterítico. – NA’- misturas de areias quartzosas com finos de comportamento não laterítico (solo arenoso). – NS’- solo siltoso não laterítico. – NG’- solo argiloso não laterítico. Para se classificar os solos lateríticos e saprolíticos, através da Metodologia MCT, utiliza-se o gráfico da figura 14, no qual a linha tracejada separa os solos de comportamento laterítico dos de comportamento não laterítico. Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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Considerações sobre Solos Tropicais e Conceito de Pavimentos de Baixo Custo

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Considerações sobre Solos Tropicais e Conceito de Pavimentos de Baixo Custo


Considerações Sobre Solos Tropicais

Os solos das regiões tropicais apresentam uma série de peculiaridades decorrentes das condições ambientais sendo, portanto, necessário se conceituar os solos de Peculiaridades Tropicais, ou seja, os tipos genéticos de solos encontrados em regiões tropicais. Os seguintes solos são encontrados em regiões tropicais: lateríticos, saprolíticos e transportados. A figura 2 ilustra um perfil esquemático da ocorrência destes tipos de solos. solo_neogenico

 Conceituação dos Solos Encontrados em Regiões Tropicais
 
Solos são materiais naturais não consolidados, isto é, constituídos de grãos separáveis por processos mecânicos e hidráulicos, de fácil dispersão em água, e que podem ser escavados com equipamentos comuns de terraplenagem (pá carregadeira, motoescavotransportadora etc.). Geralmente, os materiais constituintes da parte superficial da crosta terrestre e que não se enquadram na condição de solo, são considerados rochas, mesmo que isso contrarie as conceituações adotadas em geologia e em pedologia. O solo pode, também, apresentar-se como estrutura natural ou artificial. Terá estrutura artificial quando transportado e/ou compactado mecanicamente, em aterros, barragens de terra, reforços do subleito de pavimentos etc.
Dentro da classificação dos solos, aqueles que apresentam propriedades peculiares e de comportamento, são denominados de solos tropicais em decorrência da atuação de processo geológico e/ou pedológico típicos das regiões tropicais úmidas. Dentre os solos tropicais destacam-se duas grandes classes: os solos lateríticos e os solos saprolíticos. Os solos lateríticos (later, do latim: tijolo) são solos superficiais, típicos das partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas, resultantes de uma transformação da parte superior do subsolo pela atuação do intemperismo, por processo denominado laterização.
Várias peculiaridades associam-se ao processo de laterização sendo, as mais importantes do ponto de vista tecnológico, o enriquecimento no solo de óxidos hidratados de ferro e/ou alumínio e a permanência da caulinita como argilo-mineral predominante e quase sempre exclusivo. Estes minerais conferem aos solos de comportamento laterítico coloração típica: vermelho, amarelo, marrom e alaranjado.
Os solos saprolíticos (sapro, do grego: podre) são aqueles que resultam da decomposição e/ou desagregação in situ da rocha matriz pela ação das intempéries (chuvas, insolação, geadas) e mantêm, de maneira nítida, a estrutura da rocha que lhe deu origem. São genuinamente residuais, isto é, derivam de uma rocha matriz, e as partículas que o constituem permanecem no mesmo lugar em que se encontravam em estado pétreo.
Os solos saprolíticos constituem, portanto, a parte subjacente à camada de solo superficial laterítico (ou, eventualmente, de outro tipo de solo) aparecendo, na superfície do terreno, somente por causa de obras executadas pelo homem ou erosões. Estes solos são mais heterogêneos e constituídos por uma mineralogia complexa contendo minerais ainda em fase de decomposição. São designados também de solos residuais jovens, em contraste com os solos superficiais lateríticos, maduros.
Uma feição muito comum no horizonte superficial, ou no seu limite, é a presença de uma linha de seixos de espessuras variáveis (desde alguns centímetros até 1,5 m), delimitando o horizonte laterítico do saprolítico. As figuras 3 e 4 ilustram a ocorrência de solos lateríticos e saprolíticos.
FIGURA 3: Corte Rodoviário, com camada laterítica sobrejacente a uma camada saprolítica de origem sedimentar, com as correspondentes microfábricas
FIGURA 4: Perfil de Solo Saprolítico de Folhelho
A figura 4 ilustra a ocorrência de um perfil de Solo Saprolítico em um corte rodoviário.
FIGURA 5: Ocorrência de Solos de Comportamento Laterítico no Território Brasileiro
 

Conceito de Pavimentos de Baixo Custo

 Um pavimento é considerado do tipo Baixo Custo, quando: – Utiliza bases constituídas de solos locais in natura, ou em misturas, com custos substancialmente inferiores às bases convencionais tais como: brita graduada, solo-cimento, macadame hidráulico ou macadame betuminoso; – Utiliza revestimento betuminoso esbelto do tipo tratamento superficial ou concreto betuminoso usinado a quente, com espessura de, no máximo, 3,0 cm; – É dimensionado para atender os tráfegos: – Urbano, de muito leve a leve, de acordo com a classificação de vias apresentada no Capítulo 6; – Rodoviário, com VDM inferior a 1500 veículos, com no máximo 30% de veículos comerciais, e com N < 5 x 106 solicitações do eixo simples padrão de 80 kN -> sistema SI. Nos pavimentos rodoviários há experiências com volumes superiores ao máximo especificado; no entanto, o uso dessas bases para rodovias de tráfego pesado somente poderá ser recomendado a partir dos resultados das pistas experimentais (faixas adicionais), já implantadas em alguns sub-trechos de rodovias paulistas.

Considerações para a Utilização de Pavimentos com Solos Lateríticos 

A condição para o uso de solos lateríticos de granulação fina como material para bases in natura, ou com misturas com agregados, é a sua ocorrência em área próxima às obras e condições ambientais adequadas. Segundo dados geológicos, pedológicos e climáticos disponíveis, essa condição ocorre em regiões de quase todos os estados brasileiros, conforme indicado na figura 5. A grande maioria dos pavimentos executados com bases de solos lateríticos apresenta comportamento altamente satisfatório e localizam-se em regiões com os seguintes tipos climáticos, segundo Köppen: – Cwa (quente com inverno seco). – Aw (tropical com inverno seco). – Cwb (temperado com inverno seco).
A precipitação pluviométrica anual nestas regiões situa-se entre 1000 e 1800 mm, com temperatura média anual superior a 20 º C. Algumas vias urbanas foram executadas com sucesso em regiões de clima equatorial com volume anual de chuvas superior a 2000 mm, por exemplo, na pavimentação de vias da cidade de Rio Branco – AC. Nesse caso, o pavimento acha-se confinado por guias e sarjetas e com revestimento constituído por concreto betuminoso usinado a quente executado sobre uma camada de proteção anticravamento de tratamento superficial simples.
Para o emprego de solos lateríticos em pavimentos urbanos, tanto o projeto geométrico quanto o de drenagem devem atender às características técnicas apresentadas a seguir: – Obrigatoriedade de execução de guias e sarjetas. – Perfil longitudinal com declividade mínima de 1% e máxima de 8%. – Seção transversal com declividade entre 3 a 4%. – Exigência de execução do passeio, preferencialmente com revestimento em concreto, para evitar infiltração d’água por trás das guias e sarjetas. – Execução de um sistema eficiente de captação de águas pluviais e servidas, evitando o acúmulo de água em pontos baixos. – Execução de drenagem profunda para rebaixamento do lençol freático a, pelo menos, 1,50 m em relação à cota final de terraplenagem (CFT).
Fonte/ livro: "Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas" – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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