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Voltado para profissionais e estudantes de Engenharia Civil, Engenharia Geotécnica e Engenharia de Fundações, este material tem por objetivo proporcionar um conteúdo de abordagem prática contemplando em oito capítulos os principais temas que envolvem a concepção de obras de estradas, desde a fase de Terraplenagem à Drenagem e Pavimentação do terreno.Esta apostila é de autoria do Profº titular da Universidade Veiga de Almeida - RJ, Engº D.Sc. Carlos Serman (VALEC S.A.).
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CAPÍTULO I – EVOLUÇÃO HISTÓRICA E PLANO
NACIONAL DE VIAÇÃO
1. RESUMO HISTÓRICO SOBRE TRANSPORTES
1.1. Transportes Terrestres
O primeiro meio de transporte utilizado pelo homem para movimentar suas cargas
foi, sem dúvida, seu próprio corpo, recorrendo ao seu esforço físico para carregar os bens que
necessitava, seja diretamente pendente nos seus braços, à cabeça ou às costas. Posteriormente,
verificando a maior capacidade física dos animais, passou a utilizá-los, domesticando-os. Em
seguida, o homem deve ter verificado que por arrasto conseguiria, com o mesmo esforço
físico, transportar uma carga maior.
A descoberta da roda e sua aplicação aos veículos vieram reduzir ainda mais o
esforço de tração, aumentando ao mesmo tempo a velocidade de transporte. Os primeiros
veículos com roda que se tem conhecimento foram usados na Mesopotâmia, cerca de 4.000
a.C., e seus vestígios foram encontrados nas escavações das antigas cidades pré-históricas da
região.
Durante muito tempo prevaleceu o veículo com tração animal, com
aperfeiçoamentos dependentes dos progressos tecnológicos. Para melhorar o rolamento dos
veículos e garantir o seu deslocamento em qualquer situação, houve necessidade de preparo da
superfície do solo, o que fez surgirem os primeiros caminhos e as primeiras vias
especializadas.
Os romanos construíram uma grande rede de estradas pavimentadas para atender
objetivos bélicos e aperfeiçoaram os veículos, tornando-os mais robustos para resistir às
longas viagens.
Com o fim do Império Romano (século III D.C.), cada região procurou isolar-se, e
as grandes vias que haviam sido construídas ficaram abandonadas durante toda a Idade Média
e até o século XVII, quando foram retomadas as atividades de construção. Criou-se na França
uma rede de estradas onde era empregada pedra britada, e a seguir surgiu a preocupação de se
retirar a água do leito das vias.
Apenas no século XVIII, com os escoceses Thomas Telford e John Mac Adam, é
que surgiu uma forma mais científica de construir e conservar os caminhos.
Em 1814, Georges Stephenson construiu a primeira locomotiva para transporte de
carvão, e o século XIX é marcado pelo grande progresso do transporte ferroviário, sendo a
primeira ferrovia inaugurada na Inglaterra em 1825, ligando Stokton a Darlington, com 25 km
de percurso. No Brasil, a primeira ferrovia data de 1854 (Estrada de Ferro Barão de Mauá),
que ligava o antigo Porto de Mauá (no fundo da Baía de Guanabara) a então Raiz da Serra
(hoje Inhomirim), com 16 km de extensão.
I-2
Em 1885, os primeiros veículos autopropulsados por motores a explosão,
aperfeiçoados por Daimler e Benz, faziam sua aparição na Europa, porém com sua utilização
possível apenas para as classes mais abastadas. Ferreira Neto (1974) cita que um desses
veículos chegou ao Brasil em 1893, importado por um tio do inventor Santos Dumont, para
circular pelas ruas de São Paulo. Já no Rio de Janeiro, o primeiro veículo a motor a transitar
por suas avenidas surgiu em 1900 e pertencia a José do Patrocínio.
No entanto, o fato de maior destaque nesse período foi o lançamento, em 1909, do
automóvel modelo “T”, criado por Henry Ford nos Estados Unidos, associado à criação de um
sistema de produção em massa, em linhas de montagem contínua, reduzindo substancialmente
o custo e o tempo de fabricação desses veículos e, conseqüentemente, popularizando sua
aquisição.
Em 1926, Washington Luís assumiu o cargo de Presidente da República e iniciou
uma série de ações que assinalaram o ressurgimento do interesse da administração pública
federal por rodovias, sob o lema por ele lançado “Governar É Abrir Estradas”. Assim, ainda
em 1926 ele consegue a aprovação pelo Congresso da criação do Fundo Especial para
Construção e Conservação de Estradas de Rodagem Federais, promulgada pelo Decreto n.º
5.141, de 5 de janeiro de 1927, o qual estabelecia a cobrança de um adicional de 60 réis por
quilo de gasolina, e de 20% sobre o imposto de consumo cobrado em todos os veículos a
motor, seus acessórios e peças de reposição, que serviriam para compor o Fundo em questão.
Com os recursos desse Fundo, foi imediatamente atacada a construção da primeira
rodovia asfaltada no Brasil, ligando o Rio de Janeiro à cidade de Petrópolis, cuja inauguração
aconteceu em 1928, e que futuramente seria batizada com o nome de Rodovia Washington
Luís. No mesmo ano também foi inaugurada a Estrada Rio – São Paulo, aproveitando ao
máximo o que existia do caminho antigo e utilizando cimento na pavimentação da subida da
serra, e asfalto nos pontos de maior tráfego, ficando, porém, 80% de sua extensão com
revestimento primário.
O aumento progressivo da frota nacional de automóveis, distribuída por todo País,
implicou na criação, pelo Governo, de um órgão dentro da estrutura do Ministério de Viação e
Obras Públicas para cuidar especificamente das rodovias. Assim, através da Lei n.º 467, de 31
de julho de 1937, foi constituído o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER.
A grande velocidade de expansão das rodovias coincide com o declínio do
transporte ferroviário. A constante existência de déficits operacionais, crescentes ano a ano,
requeria a presença da União para providenciar o saneamento da vida financeira das empresas
ferroviárias da época, cuja maioria era de iniciativa privada, de modo a possibilitar o
melhoramento das condições das várias estradas.
Assim, pouco a pouco a participação do Governo Central na administração das
linhas férreas foi se ampliando, acelerando-se esse movimento em dois momentos específicos:
em 1949, quando a E.F. Leopoldina foi transferida para a União, além de outras ferrovias de
propriedade dos Estados; e, em 1953, com um acentuado decréscimo da participação das
concessionárias e arrendatárias.
I-3
Cabe registrar que a incorporação, pela União, da E.F. Leopoldina foi uma decisão
que causou muita polêmica à época, visto que foi resultado de negociação entre Brasil e
Inglaterra para quitação de saldos do período da 2.a Guerra Mundial, existentes junto àquele
país. Os órgãos responsáveis brasileiros ainda tentaram, sem grandes resultados, obter do
Governo inglês materiais para promover o reequipamento de nossas ferrovias, mas, para
recuperar o crédito em questão, acabaram por adquirir as empresas ferroviárias inglesas que
aqui ainda operavam e cujos respectivos trechos se encontravam em estado precário de
conservação.
Com o objetivo de dar uma estrutura orgânica de caráter moderno e empresarial ao
setor ferroviário, através da Lei n.o 3.115, de 16 de março de 1957 foi promovida a unificação
da administração de todas as estradas de ferro de propriedade da União em uma só
organização, criando-se a Rede Ferroviária Federal S/A – RFFSA, com caráter de sociedade
anônima, mas tendo como seus acionistas o próprio Governo Federal, com 87,2% das ações,
os vários governos estaduais, com 10,2%, e municípios atravessados pelas ferrovias, com
2,6%. Inicialmente, havia-se imaginado uma empresa rentável, com possibilidade de
participação de capitais privados nacionais, até o limite de 20% do capital total. Porém, essa
configuração jamais chegou a ser implantada. Ficaram fora dessa organização as 7 ferrovias
sob controle do Governo de São Paulo e as que haviam sido construídas com fins específicos
de transporte de minérios para exportação, de propriedade das empresas mineradoras, como a
E.F. Vitória a Minas.
Foram incorporadas à RFFSA 18 das 22 ferrovias que estavam sob controle do
Governo Federal. Doze delas eram diretamente ligadas ao Departamento Nacional de Estradas
de Ferro - DNEF, quatro eram autarquias e duas estavam sob regime de administração
especial. O objetivo era o de se estabelecer naquela empresa, com delegação da União, o
mandato de sanear as perdas financeiras responsáveis por perto de 90% do déficit público
brasileiro da época, acumuladas pelas ferrovias sob administração pública.
Por outro lado, em 1957 mais dois acontecimentos impulsionaram o transporte
rodoviário no Brasil, quais sejam a implantação da indústria automobilística, com produção
em grande escala por organizações nacionais, com componentes nacionais e empregando
matérias-primas nacionais, na sua maior parte, e a decisão do então Presidente da República
Jucelino Kubitscheck em iniciar a construção da Nova Capital no Planalto Central, prevista na
Constituição vigente.
O período de 1956 a 1960 pode ser considerado como o de consolidação do
sistema rodoviário nacional, com as rodovias assumindo papel preponderante no
deslocamento dos fluxos de média a longa distância face às suas vantagens em relação aos
sistemas ferroviário e de navegação de cabotagem, incapazes de atender às novas correntes de
tráfego e às exigências de rapidez e regularidade.
A participação ferroviária na matriz de transportes do País foi decrescendo cada
vez mais, estando hoje reduzida a pouco mais de 20 % do transporte de cargas, enquanto as
rodovias são responsáveis por mais de 60 %. Já no transporte de passageiros, as rodovias
respondem por cerca de 95 % do total.
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No entanto, a partir da primeira crise do petróleo, ocorrida em 1973, a situação
econômico-financeira do Brasil ficou bastante difícil, acarretando a redução crescente de
recursos para a construção e manutenção de estradas. Além disso, o Brasil passou a ser
fortemente influenciado pelo novo cenário internacional, com a globalização da economia e o
conseqüente acirramento da competição industrial, agrícola e de prestação de serviços,
exigindo do país uma rápida adaptação para a qual não havia se preparado. Tal fato trouxe,
como conseqüência, a necessidade de uma redefinição do papel do Estado na economia
nacional, deixando de ser o executor de atividades ligadas à produção de bens e serviços, para
voltar-se ao papel de fiscal e regulador das mesmas. Essa transformação visou não só tornar o
processo produtivo mais eficiente, como também aliviar o erário dos custos inerentes de tais
atividades, tendo em vista a escassez de recursos disponíveis.
Nesse contexto, foram concedidos à iniciativa privada vários trechos de rodovias
federais, estaduais e municipais, bem como praticamente toda a malha ferroviária nacional.
Além disso, por intermédio da Lei 10.233, de 05 de julho de 2001, foi criada a Agência
Nacional de Transportes Terrestres – ANTT, com o objetivo de regular ou supervisionar, em
suas respectivas esferas e atribuições, as atividades de prestação de serviços e de exploração
da infra-estrutura de transportes terrestres, exercidas por terceiros, com vistas a:
a) garantir a movimentação de pessoas e bens, em cumprimento a padrões de eficiência, segurança, conforto, regularidade, pontualidade e modicidade nos fretes e tarifas;
b) harmonizar, preservado o interesse público, os objetivos dos usuários, das
empresas concessionárias, permissionárias, autorizadas e arrendatárias, e de entidades
delegadas, arbitrando conflitos de interesses e impedindo situações que configurem
competição imperfeita ou infração da ordem econômica.
Pela mesma Lei foi também criado o Departamento Nacional de Infraestrutura de
Transporte – DNIT, com o objetivo de implementar, em sua esfera de atuação, a política
formulada para a administração da infra-estrutura do Sistema Federal de Viação,
compreendendo sua operação, manutenção, restauração ou reposição, adequação de
capacidade, e ampliação mediante construção de novas vias e terminais, segundo os princípios
e diretrizes estabelecidos no citado dispositivo legal.
Por outro lado, pela Lei n° 11.772, de 17 de setembro de 2008, a VALEC
Engenharia, Construções e Ferrovias S.A. – VALEC, que desde sua criação era responsável
pela construção da Ferrovia Norte – Sul, foi reestruturada, sendo transformada em empresa
pública, sob a forma de sociedade por ações, vinculada ao Ministério dos Transportes, com a
função social de construir e explorar a infraestrutura ferroviária. E, de acordo com o Art. 8° da
Lei em referência, compete à VALEC, em conformidade com as diretrizes do Ministério dos
Transportes:
Administrar os programas de operação da infraestrutura ferroviária, nas
ferrovias a ela outorgadas;
Coordenar, executar, controlar, revisar, fiscalizar e administrar obras de
infraestrutura ferroviária, que lhes forem outorgadas;
Desenvolver estudos e projetos de obras de infraestrutura ferroviária;
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Construir, operar e explorar estradas de ferro, sistemas acessórios de
armazenagem, transferência e manuseio de produtos e bens a serem
transportados e, ainda, instalações e sistemas de interligação de estradas de
ferro com outras modalidades de transportes;
Promover o desenvolvimento dos sistemas de transportes de cargas sobre
trilhos, objetivando seu aprimoramento e a absorção de novas tecnologias.
A VALEC, que já tinha a concessão para a construção e operação da Ferrovia
Norte-Sul, cujo traçado, com extensão de 3.100 km, é iniciado em Belém, no Pará, e segue até
o município de Panorama, em São Paulo, passou a deter, também, a concessão das Ferrovias:
EF 267, de Panorama, em São Paulo, a Porto Murtinho, no Mato Grosso do
Sul, com 750 km;
EF 334 – Ferrovia da Integração Oeste-Leste, que, partindo de Ilhéus, na
Bahia, chega a Figueirópolis, no Tocantins, onde se liga à Ferrovia Norte-
Sul, num total de 1.527 km;
EF 354 – Ferrovia Transcontinental, que partirá do Litoral Norte Fluminense
e passará por Muriaé, Ipatinga e Paracatu, em Minas Gerais; por Brasília, no
Distrito Federal, por Uruaçu, em Goiás; por Cocalinho, Água Boa e Lucas
do Rio Verde, em Mato Grosso; Vilhena e Porto Velho, em Rondônia; e Rio
Branco e Cruzeiro do Sul, no Acre, até chegar à localidade de Boqueirão da
Esperança, na fronteira Brasil-Peru. A Transcontinental terá, após concluída,
um percurso de 4.400 km.
Assim, a ANTT, o DNIT e a VALEC vieram a substituir o DNER e a RFFSA, já
extintos, nas atividades que remanesceram após as concessões efetuadas.
1.2. Transporte Aquaviário
Enquanto determinados povos primitivos desenvolveram o transporte por terra,
outros se dedicaram ao transporte sobre a água, em razão, possivelmente, da situação
geográfica da região que habitavam. Realmente, por exigir menor esforço que o transporte
terrestre, o transporte aquaviário apresentou progresso bem mais acentuado.
A observação da flutuação de troncos de árvores conduziu à construção de balsas
e, posteriormente, a canoas com a escavação do tronco para diminuir o peso morto. Da
navegação em rios e águas protegidas, passou-se à navegação em mares, à qual grande
impulso foi dado com a utilização da vela (navio a vela e galera).
Ao findar a Idade Média, época em que o transporte terrestre estava estacionário, a
navegação do Mediterrâneo era intensa e era o transporte predominante na época.
A caravela foi a embarcação construída com a finalidade de enfrentar o mar alto,
alcançando o Oriente pelo contorno da África, as terras das Américas e as ilhas do Pacífico.
I-6
A tecnologia do motor a vapor fez com que em 1807 já se fizesse sua aplicação em
barcos, imprimindo-se modificações nas embarcações. Ao final do século XIX, os cascos dos
navios passaram a ser feitos de aço.
O emprego do motor diesel possibilitou novo progresso à navegação que atinge
nossos dias, e atualmente o transporte marítimo é a única modalidade que já emprega a
energia nuclear com eficiência comprovada.
Esse modo de transporte também foi afetado pela globalização da economia,
requerendo reestruturação das instituições governamentais responsáveis por ele. Desta forma,
vários terminais portuários foram arrendados ou privatizados, tendo sido criada, pela mesma
Lei n.º 10.233, a Agência Nacional de Transportes Aquaviários – ANTAQ.
1.3. Outras Modalidades de Transporte
Aeroviário – consolidado, com as invenções do balão e do avião, somente
depois da 1.ª Guerra Mundial;
Dutoviário – custo reduzido relativamente a outras modalidades de transporte,
tendo aumentado muito sua participação no transporte de cargas;
Correias Transportadoras
Teleféricos
2. PLANO NACIONAL DE VIAÇÃO – PLANO RODOVIÁRIO NACIONAL
O objetivo essencial do Plano Nacional de Viação – PNV é permitir o
estabelecimento da infraestrutura de um sistema viário integrado, assim como as bases para
planos globais de transporte que atendam, pelo menor custo, às necessidades do País, sob o
múltiplo aspecto econômico – social – político – militar.
O primeiro planejamento geral de viação no Brasil foi elaborado em 1934,
abrangendo os planejamentos rodoviário, ferroviário, fluvial e aeroviário. Esse planejamento
foi revisto em 1946, 1964 e 1973.
O Sistema Nacional de Viação é constituído pelo conjunto dos Sistemas Nacionais:
Rodoviário, Ferroviário, Portuário, Hidroviário e Aeroviário.
a) Sistema Rodoviário Nacional
As rodovias do Plano Nacional de Viação devem satisfazer a, pelo menos, uma das
seguintes características:
ligar a Capital Federal a uma ou mais capitais de Estados ou a pontos
importantes da orla oceânica ou fronteira terrestre;
ligar entre si dois ou mais dos seguintes pontos, inclusive da mesma natureza:
capital estadual; ponto importante da orla oceânica; fronteira terrestre;
ligar em pontos adequados duas ou mais rodovias federais;
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permitir o acesso a: instalações federais de importância, tais como parques
nacionais, estabelecimentos industriais e organizações militares; estâncias
hidrominerais, cidades tombadas pelo Patrimônio Histórico e pontos de atração
turística notadamente conhecidos e explorados; principais terminais marítimos
e fluviais e aeródromos, constantes no PNV;
permitir conexões de caráter internacional.
As vias integrantes do Plano Rodoviário Nacional são denominadas: Radiais,
Longitudinais, Transversais, Diagonais e Ligações, e são listadas no anexo ao Plano.
OBS.: FUNDO RODOVIÁRIO NACIONAL
A Segunda Grande Guerra motivou nos governantes do Brasil a idéia de
desenvolver um sistema interior de transportes apoiado nas rodovias. Assim, em 20 de março
de 1944, foi, pela primeira vez, aprovado um Plano Rodoviário Nacional, que pretendia,
fundamentalmente, ligar o País no sentido norte – sul e cortá-lo em outras direções,
estendendo sobre o território nacional uma trama de vias de comunicação eficiente.
A execução do Plano aprovado em 1944 estava ameaçada por falta de elementos
fundamentais, principalmente financeiros, resultado da redução das verbas destinadas às
rodovias em função das necessidades de guerra enfrentadas pelo Brasil. Por conta disso, o
então Ministro da Viação, Eng.º Maurício Joppert da Silva, baixou a Portaria n.º 1.075, de 19
de dezembro de 1945, designando Comissão para realizar estudos e propor medidas
necessárias à reorganização do DNER e elaborar um programa qüinqüenal de construção de
rodovias federais, de acordo com o previsto no Plano Rodoviário Nacional.
Dessa iniciativa resultou o Decreto-Lei n.º 8.463, de 27 de dezembro de 1945,
reorganizando o DNER e criando o Fundo Rodoviário Nacional, constituído por recursos
advindos de um imposto cobrado sobre combustíveis líquidos e lubrificantes utilizados no
País. A lei em questão estabeleceu, ainda, a forma de distribuição do Fundo entre o Governo
Federal (DNER), Estados e Municípios, criando obrigações acerca de seu emprego. Nessa
partição, 40% dos recursos arrecadados seriam destinados à construção, conservação e
melhoramentos de rodovias relacionadas no Plano Rodoviário Nacional; e 48% aos Estados e
12% aos Municípios, para ajudá-los na implementação de seus sistemas rodoviários.
O sistema de financiamento da construção e da manutenção de rodovias, calcado
no Fundo Rodoviário Nacional criado em 1945, funcionou bem até medos da década de 70,
possibilitando a implantação de uma extensa rede rodoviária, capaz de interligar por vias
pavimentadas quase todas as capitais e outros centros urbanos importantes.
Com o primeiro choque do petróleo, em 1973, o Brasil tomou, subitamente,
consciência da vulnerabilidade do modelo de desenvolvimento do seu setor de Transportes. O
Governo Federal tentou dar mais ênfase ao desenvolvimento dos transportes ferroviário e
hidroviário. Mais recursos foram destinados à construção e à remodelação da malha
ferroviária, aos terminais portuários de minérios e grãos, bem como ao desenvolvimento da
marinha mercante brasileira, em razão da necessidade de reduzir a dependência do país das
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importações de petróleo, aliada ao desenvolvimento da indústria siderúrgica, das exportações
de minério de ferro e de granéis agrícolas, em especial a soja.
No entanto, em função da drástica queda do crescimento econômico e,
conseqüentemente, dos investimentos, o setor de transportes foi cada vez menos aquinhoado
na distribuição dos recursos destinados à infraestrutura básica. A necessidade de controlar a
inflação levou à introdução de medidas governamentais que distorceram o sistema de
financiamento das rodovias, com a conseqüente redução da capacidade de expansão e mesmo
de manutenção do patrimônio rodoviário existente. Os recursos do Fundo Rodoviário
Nacional deixaram de ser destinados especificamente à construção e conservação de rodovias
e passaram a ser canalizados para o chamado “caixa único”.
Com a proibição da vinculação de tributos a qualquer finalidade exceto para a
educação, estabelecida na Constituição de 1988, restou à União, como única fonte de
recursos, além das parcas dotações orçamentárias, a cobrança de pedágio em rodovias
federais de pista dupla. Tal cobrança, no entanto, tinha um alto custo de operação, e o pedágio
tinha seu valor sempre desatualizado. Assim, o Governo Federal perdeu a capacidade de
manter as estradas, sob sua jurisdição, em condições mínimas de segurança e eficiência,
quanto mais de ampliar sua malha rodoviária.
Visando reduzir os custos operacionais do pedágio, bem como o tempo de
passagem do motorista pelas cabines de cobrança, foi criado, em janeiro de 1989, o selo-
pedágio, que sofreu fortes contestações jurídicas e acabou extinto no início de 1990, sem que
os pedágios tivessem sido reativados. Tentou-se substituir o selo por uma taxa de conservação
rodoviária, que também acabou sendo derrubada pela Justiça por ser inconstitucional.
A Lei n.º 10.336, de 19/12/2001, instituiu a Contribuição de Intervenção sobre o
Domínio Econômico – CIDE, incidente sobre a importação e a comercialização de petróleo e
seus derivados, gás natural e seus derivados, e álcool etílico combustível.
O produto da arrecadação da CIDE seria destinado, na forma da lei orçamentária,
ao:
I - pagamento de subsídios a preços ou transporte de álcool combustível, de gás
natural e seus derivados e de derivados de petróleo;
II - financiamento de projetos ambientais relacionados com a indústria do petróleo
e do gás; e
III - financiamento de programas de infraestrutura de transportes.
No entanto, até hoje os recursos arrecadados não têm sido suficientes para manter e
ampliar a infraestrutura de transportes.
A nomenclatura das rodovias federais é apresentada mais adiante.
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b) Sistema Ferroviário Nacional
As ferrovias constituintes do Sistema Ferroviário Nacional são listadas no anexo ao
Plano, devendo satisfazer a, pelo menos, uma das seguintes condições:
ligar a Capital Federal a Capitais de Estados ou a pontos importantes do litoral
ou de fronteira terrestre;
ligar entre si pólos econômicos, núcleos importantes, ferrovias e terminais de
transporte.
A nomenclatura das ferrovias segue a mesma linha de raciocínio das rodovias. A
única diferença é que, ao invés de começar com BR, a ferrovia começa com EF.
c) Sistema Portuário Nacional
É constituído pelo conjunto de portos marítimos, fluviais e lacustres constantes de
relação descritiva.
d) Sistema Hidroviário Nacional
É constituído pelas vias navegáveis (rios, lagos e canais), incluindo suas
instalações e acessórios complementares, e pelo conjunto das atividades e meios diretos de
operação da navegação hidroviária, que possibilitam o uso adequado das citadas vias para fins
de transporte.
As vias navegáveis consideradas no Plano Nacional de Viação referem-se às
principais, quer quanto à extensão, quer quanto ao tráfego, e são relacionadas.
e) Sistema Aeroviário Nacional
Compreende:
infraestrutura aeronáutica, que abrange a rede de aeródromos existentes no
País, assim como as instalações destinadas à segurança, regularidade e proteção
à navegação aérea;
estrutura operacional, abrangendo o conjunto das atividades e meios de
administração, inclusive fiscalização, que atuam diretamente no modo
aeroviário de transporte, e que possibilitam o uso adequado da navegação
aérea.
A rede de aeródromos considerada no Plano Nacional de Viação é a constante de
relação descritiva apresentada no anexo do Plano.
I-10
OBS.: NOMENCLATURA DAS RODOVIAS FEDERAIS
A nomenclatura das rodovias é definida pela sigla BR, que significa que a rodovia
é federal, seguida por três algarismos. O primeiro algarismo indica a categoria da rodovia, de
acordo com as definições estabelecidas no Plano Nacional de Viação.
Os dois outros algarismos definem a posição, a partir da orientação geral da
rodovia, relativamente à Capital Federal e aos limites do País (Norte, Sul, Leste e Oeste).
a. RODOVIAS RADIAIS
São as rodovias que partem da Capital Federal em direção aos extremos do país.
Nomenclatura: BR-0XX
Primeiro Algarismo: 0 (zero)
Algarismos Restantes: A numeração dessas rodovias
pode variar de 05 a 95, segundo a razão numérica 05
e no sentido horário. Exemplo: BR-040.
b. RODOVIAS LONGITUDINAIS
São as rodovias que cortam o país na direção Norte-Sul.
Nomenclatura: BR-1XX
Primeiro Algarismo:1 (um)
Algarismos Restantes: A numeração varia de 00,
no extremo leste do País, a 50, na Capital, e de 50
a 99, no extremo oeste. O número de uma rodovia
longitudinal é obtido por interpolação entre 00 e
50, se a rodovia estiver a leste de Brasília, e entre
50 e 99, se estiver a oeste, em função da distância
da rodovia ao meridiano da Capital Federal.
Exemplos: BR-101, BR-153, BR-174.
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c. RODOVIAS TRANSVERSAIS
São as rodovias que cortam o país na direção Leste-Oeste.
Nomenclatura: BR-2XX
Primeiro Algarismo: 2 (dois)
Algarismos Restantes: A numeração varia de 00,
no extremo norte do país, a 50, na Capital
Federal, e de 50 a 99 no extremo sul. O número
de uma rodovia transversal é obtido por
interpolação, entre 00 e 50, se a rodovia estiver ao
norte da Capital, e entre 50 e 99, se estiver ao sul,
em função da distância da rodovia ao paralelo de
Brasília. Exemplos: BR-230, BR-262, BR-290.
d. RODOVIAS DIAGONAIS
Estas rodovias podem apresentar dois modos de orientação: Noroeste-Sudeste ou
Nordeste-Sudoeste.
Nomenclatura: BR-3XX
Primeiro Algarismo: 3 (três)
Algarismos Restantes: A numeração dessas
rodovias obedece ao critério especificado abaixo:
Diagonais orientadas na direção geral NO-SE: A numeração varia, segundo números
pares, de 00, no extremo Nordeste do país, a 50, em Brasília, e de 50 a 98, no extremo
Sudoeste. Obtém-se o número da rodovia mediante interpolação entre os limites
consignados, em função da distância da rodovia a uma linha com a direção Noroeste-
Sudeste, passando pela Capital Federal. Exemplos: BR-304, BR-324, BR-364.
Diagonais orientadas na direção geral NE-SO: A numeração varia, segundo números
ímpares, de 01, no extremo Noroeste do país, a 51, em Brasília, e de 51 a 99, no extremo
Sudeste. Obtém-se o número aproximado da rodovia mediante interpolação entre os
limites consignados, em função da distância da rodovia a uma linha com a direção
Nordeste-Sudoeste, passando pela Capital Federal. Exemplos: BR-319, BR-365, BR-381.
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e. RODOVIAS DE LIGAÇÃO
Estas rodovias apresentam-se em qualquer direção, geralmente ligando rodovias
federais, ou pelo menos uma rodovia federal a cidades ou pontos importantes ou ainda a
nossas fronteiras internacionais.
Nomenclatura: BR-4XX
Primeiro Algarismo: 4 (quatro)
Algarismos Restantes: A numeração dessas rodovias varia entre 00 e 50, se elas
estiverem ao norte do paralelo da Capital Federal, e entre 50 e 99, se estiverem ao
sul desta referência. Exemplos: BR-401 (Boa Vista/RR – Fronteira BRA/GUI), BR-
407 (Piripiri/PI – BR-116/PI e Anagé/PI), BR-470 (Navegantes/SC – Camaquã/RS),
BR-488 (BR-116/SP – Santuário Nacional de Aparecida/SP).
OBS.: SUPERPOSIÇÃO DE RODOVIAS
Existem alguns casos de superposições de duas ou mais rodovias. Nestes casos
usualmente é adotado o número da rodovia que tem maior importância (normalmente a de
maior volume de tráfego). Porém, atualmente, já se adota como rodovia representativa do
trecho superposto a rodovia de menor número, tendo em vista a operacionalidade dos sistemas
computadorizados.
OBS.: QUILOMETRAGEM DAS RODOVIAS
A quilometragem das rodovias não é cumulativa de uma Unidade da Federação para
a outra. Logo, toda vez que uma rodovia inicia dentro de uma nova Unidade da Federação, sua
quilometragem começa novamente a ser contada a partir de zero. O sentido da quilometragem
segue sempre o sentido descrito na Divisão em Trechos do Plano Nacional de Viação e,
basicamente, pode ser resumido da forma abaixo:
Rodovias Radiais – o sentido de quilometragem vai do Anel Rodoviário de Brasília
em direção aos extremos do país, e tendo o quilometro zero de cada estado no ponto da rodovia
mais próximo à capital federal.
Rodovias Longitudinais – o sentido de quilometragem vai do norte para o sul. As
únicas exceções deste caso são as BR-163 e BR-174, que tem o sentido de quilometragem do
sul para o norte.
Rodovias Transversais – o sentido de quilometragem vai do leste para o oeste.
Rodovias Diagonais – a quilometragem se inicia no ponto mais ao norte da rodovia
indo em direção ao ponto mais ao sul. Como exceções, podemos citar as BR-307, BR-364 e
BR-392.
I-13
Rodovias de Ligação – geralmente a contagem da quilometragem segue do ponto
mais ao norte da rodovia para o ponto mais ao sul. No caso de ligação entre duas rodovias
federais, a quilometragem começa na rodovia de maior importância.
II-1
CAPÍTULO II – FASES DA IMPLANTAÇÃO DE UMA ESTRADA
1. GENERALIDADES
O empreendimento de construção de uma estrada obedece, geralmente, a seguinte
seqüência:
a) Plano Diretor – objetiva a solução da infraestrutura de transportes de uma
maneira geral, enquanto o Plano Nacional de Desenvolvimento – PND tem o objetivo de
permitir o estabelecimento da infraestrutura de um sistema viário integrado, assim como as
bases para planos globais de transporte que atendam, pelo menor custo, às necessidades do
País, sob o múltiplo aspecto econômico – social – político – estratégico.
b) Viabilidade – são estudos econômicos e de engenharia que objetivam definir a
diretriz geral do traçado, decidindo sobre o tipo de pavimento, classe da estrada
(características geométricas) e análise econômica (Ver EB-101 – “Escopo Básico para
Elaboração de Estudos de Viabilidade Técnica e Econômica de Rodovias” – DNER).
c) Projeto de Engenharia – destina-se a detalhar e apresentar as soluções analíticas
que foram desenvolvidas em forma de relatórios, desenhos, etc., e, sobretudo, notas de serviço
para implantação da obra.
1ª Fase: Reconhecimento ou Anteprojeto
Consiste em um estudo geral de uma ampla faixa de terreno (largura de 2 a 3 km),
ao longo de um itinerário por onde se supõe poder passar o traçado da estrada. Nessa fase são
verificados os traçados possíveis dentro das condições técnicas estabelecidas, determinam-se
os custos de cada alternativa e verifica-se o retorno do investimento, ou seja, o benefício
correspondente. Outro aspecto a ser considerado é referente ao impacto ambiental da ligação
em estudo, que poderá condicionar, também, a escolha da alternativa de traçado. A alternativa
a ser selecionada será aquela que proporcionar maior benefício relativamente ao investimento
efetuado. Nessa fase, os estudos são feitos em planta na escala 1:5.000 (ideal) ou 1:10.000
(aceitável).
2ª Fase: Exploração ou Projeto Básico
Consiste no levantamento detalhado de uma faixa relativamente estreita para,
depois de desenhado, ser nele lançado o projeto. É nesse estágio que se desenvolve a
concepção do projeto com maior grau de detalhamento, com possibilidade de se ter em mãos o
orçamento da obra com suficiente precisão para permitir contratar os serviços de execução.
Tal orçamento poderá ter uma variação máxima de 10% em razão de não se conhecer todos os
pormenores construtivos da obra. Nessa fase, os estudos são feitos em planta na escala: 2.000.
II-2
3ª Fase: Projeto Executivo
Trata-se do detalhamento dos processos de construção, obtendo-se um custo mais
real com a definição do método construtivo de cada parte.
4ª Fase: Locação
É o transplante do projeto da planta para o campo.
e) Construção
1ª Fase: Instalação do Canteiro de Obras (Mobilização)
Acampamento central e apoio logístico; pedreira, central de britagem e estoque de
ligante betuminoso; acampamentos móveis para serviços preliminares em pontes, viadutos e
túneis.
2ª Fase: Serviços Preliminares e Caminhos de Serviço
3ª Fase: Terraplenagem (construção propriamente dita)
Feita em paralelo com os bueiros e drenagem profunda.
4ª Fase: Pavimentação
5ª Fase: Drenagem Superficial e Proteção Vegetal
6ª Fase: Sinalização Vertical e Horizontal
7ª Fase: Órgãos Acessórios
Intalações para operação da rodovia e para conservação.
2. RECONHECIMENTO
2.1. Nomenclatura dos Principais Acidentes Geográficos
Cumeada – é a linha formada pelos pontos mais altos de uma montanha ou
cordilheira;
Contraforte – é uma ramificação mais ou menos elevada de uma montanha ou
cordilheira;
Garganta ou Colo – é uma depressão acentuada da linha de cumeada;
Talvegue – é a linha formada pelos pontos mais profundos de um curso d’água
ou de um vale;
Divisor de Águas – é a parte mais saliente do terreno, que separa as águas
pluviais que correm para duas bacias.
II-3
2.2. Pontos Obrigatórios – Diretriz
Pontos Obrigados de Condição – são pontos por onde a estrada deverá passar
para satisfazer as condições de natureza econômica, político-administrativa,
social ou militar;
Pontos Obrigados de Passagem – são pontos por onde a estrada deverá passar
por razões topográficas;
Diretriz – de um traçado é um itinerário compreendendo uma ampla faixa de
terreno ao longo da qual se presume poder ser lançado o traçado da estrada;
Traçado – é o projeto da estrada, em planta e em perfil.
2.3. Tipos de Reconhecimento
Sobre Carta – mapas obtidos no IBGE, Serviço Cartográfico do Exército
(escala 1:100.000 ou 1:50.000);
Aéreo – Aerofotogrametria, mosaico para Estereoscopia, plantas aéreas
(restituição), Internet;
Terrestre.
2.4. Tipos de Traçados Clássicos
Traçados em Planície – tangentes não superiores a 5 km, extensas regiões
pantanosas e cursos d’água de grande vulto;
Traçados em Montanha – rampa máxima, maiores volumes de terraplenagem,
maior número de contenções, desenvolvimento artificial.
Obs.: Para se determinar a posição aproximada do traçado em região de serra,
recorre-se ao lançamento de uma linha de declividade constante (rampa máxima),
que, partindo do ponto obrigado elevado, segue até a planície sem necessidade de
cortes ou aterros (linha de terraplenagem nula – focos de atração).
H
imed = x 100 % imáx
L
imed – rampa média do trecho;
H – altura a ser galgada;
L – distância entre os pontos extremos;
imáx – rampa máxima (Normas)
2.5. Princípios Básicos de Aerofotogrametria:
O levantamento topográfico por processo aerofotogramétrico observará a seguinte
seqüência:
Seleção das faixas de vôo;
II-4
Vôo do corredor selecionado tirando-se fotos com superposição longitudinal de
55 a 65 % e superposição lateral de 15 a 30 %, de forma a permitir visão
esterioscópica de todo o terreno a ser recoberto aerofotograficamente na escala
1:20.000;
Exame das fotografias obtidas;
Demarcação das faixas de restituição.
Escala da foto: E = f / H
f – distância focal da câmera fotográfica
H – altura de vôo
X
N.º de fotos: N = + 1
0,4.x
X – comprimento do trecho no mosaico;
x – comprimento do lado da fotografia (em geral, 24 cm);
E = X / L
L – extensão de terreno a representar.
3. EXPLORAÇÃO
3.1. Objeto e Generalidades
Concluído o reconhecimento e a escolha da diretriz a ser seguida, procede-se aos
trabalhos de exploração, que consistem no levantamento rigoroso duma faixa de terreno de
100 a 200 metros de largura, de modo a se obter uma planta na escala 1:2.000.
3.2. Alinhamento Principal
O trabalho mais importante de uma exploração é a orientação para o lançamento do
“alinhamento principal”, também chamado “linha de exploração” e poligonal de exploração,
que é a linha poligonal lançada ao longo da faixa de terreno a ser levantada e que deve servir
de base a todo o levantamento.
O alinhamento deve ser lançado de modo que o futuro projeto se aproxime o mais
possível dele. O método clássico consiste no levantamento a teodolito, com medição de
distâncias a trena de aço, piqueteando-se o eixo de 20 em 20 metros e em todos os pontos
notáveis, tais como pontos de interseção (vértices da poligonal), acidentes topográficos,
cruzamentos com estradas, margens de rios e córregos.
II-5
Em todos os piquetes implantados serão colocadas estacas testemunhas,
constituídas de madeira de boa qualidade, com cerca de 60 cm de comprimento, providas de
entalhe inscrito a óleo, de cima para baixo, o número correspondente.
Serão feitos o nivelamento e o contranivelamento de todos os piquetes, com
emprego de níveis de precisão. Serão também levantadas as seções transversais, normalmente
a régua ou a nível e trena de aço, nos piquetes da linha de exploração.
Obs.: Poderão ser empregadas “Estações Totais” para otimização dos trabalhos,
em face da possibilidade de prescindir de cadernetas de campo, armazenar grande quantidade
de dados e eliminar erros de anotação, muito freqüentes nos serviços topográficos de campo.
Esses equipamentos reúnem, em um só aparelho, a medição de ângulos e distâncias,
apresentando vantagens em relação aos equipamentos tradicionais quanto à coleta,
armazenamento, processamento, importação e exportação de dados coletados no campo.
Possuem sensor ativo, pois recebem os dados a partir de um feixe de radiações na faixa do
infravermelho, por eles próprios gerado, que atinge prismas colocados sobre o alvo objeto,
retornando por reflexão e excitando os sensores da mesma fonte geradora. Os softwares
internos utilizados são capazes de processar cálculos de áreas, coordenadas de pontos, alturas,
desníveis, distâncias inclinadas e reduzidas, resultando em segurança e grande economia de
tempo de trabalhos realizados no escritório.
III-1
CAPÍTULO III – PROJETO GEOMÉTRICO HORIZONTAL
1. CLASSES DE PROJETO
1.1. Níveis de Serviço
O conceito de Nível de Serviço refere-se a uma avaliação qualitativa das condições
de operação de uma corrente de tráfego, tal como é percebida por motoristas e passageiros.
Indica o conjunto de condições operacionais que ocorrem em uma via, faixa ou interseção,
considerando-se os fatores velocidade, tempo de percurso, restrições ou interrupções de
trânsito, grau de liberdade de manobra, segurança, conforto, economia e outros.
O HCM – “Highway Capacity Manual” estabelece como caráter geral seis níveis
de serviços, designados pelas letras A a F, para serem aplicados nas rodovias, sob diversos
regimes de velocidade e volume de tráfego. Apresenta-se a seguir uma breve descrição das
características operacionais de cada nível de serviço estabelecido para as rodovias rurais de
pista simples. Nas definições que se seguem, os fluxos citados são dados em unidades de
carros de passeio equivalentes e correspondem à soma dos dois sentidos.
Nível de Serviço A
Descreve a condição de fluxo livre em rodovias de boas características técnicas. Há
pequena ou nenhuma restrição de manobra devido à presença de outros veículos, e os
motoristas podem manter as velocidades que desejarem com pequeno ou nenhum
retardamento. As velocidades médias variam de 90 a 93 km/h. Os pelotões encontrados são
formados por 2 ou 3 veículos e não provocam restrições ao movimento mais que 30% do
tempo de viagem. Em condições ideais, o fluxo máximo é de 420 veículos por hora.
Nível de Serviço B
Corresponde à condição de fluxo estável, em que os motoristas começam a sofrer
restrições pela ação dos demais veículos, mas ainda têm razoável liberdade de escolha de
velocidade e faixa de circulação. As velocidades médias variam de 87 a 89 km/h. Há maior
pressão dos veículos mais lentos, que provocam restrições que podem atingir 45% do tempo
de viagem. Para condições ideais, o fluxo máximo atinge 750 veículos por hora.
Nível de Serviço C
Situa-se ainda na faixa de fluxo estável, mas as velocidades e as possibilidades de
manobra são mais estreitamente condicionadas pelos volumes mais elevados. A participação
em pelotões de veículos pode chegar até 60% do tempo de viagem, o que faz exigir mais
permanente atenção nas manobras de ultrapassagem. As velocidades médias situam-se entre
79 e 84 km/h. Para condições ideais o fluxo máximo atinge 1.200 veículos por hora.
III-2
Nível de Serviço D
Condições de fluxo instáveis, em que os motoristas têm pequena liberdade de
manobra e dificuldade em manter as velocidades desejadas. A participação em pelotões cresce
até 75% do tempo de viagem, reduzindo as oportunidades de ultrapassagem e fazendo com
que as correntes opostas comecem a operar independentemente. As velocidades médias
adquirem maior amplitude de variação, situando-se entre 72 e 80 km/h. Para condições ideais
o fluxo máximo pode chegar a 1.800 veículos por hora.
Nível de Serviço E
É o nível representativo da capacidade da rodovia. Aumentam muito as condições
de instabilidade do fluxo, com as velocidades médias variando no intervalo de 56 a 72 km/h.
A participação em pelotões ultrapassa 75% do tempo de viagem. Com o aumento do fluxo, a
operação de ultrapassagem vai se tornando praticamente impossível, mantendo-se sem
utilização os espaços vazios provocados pelos veículos mais lentos que lideram os pelotões.
Em condições ideais o fluxo pode atingir 2.800 veículos por hora.
Nível de Serviço F
Este nível reflete uma situação de colapso do fluxo. Qualquer restrição encontrada
pode resultar em formação de filas de veículos com baixa velocidade, que podem se manter
por períodos mais ou menos longos, reduzindo os fluxos a valores inferiores à capacidade. Em
casos extremos, chega-se a engarrafamentos com velocidade e fluxo nulos. As velocidades
médias são sempre inferiores aos limites do nível E, e a participação em pelotões pode chegar
a 100% do tempo de viagem.
Os volumes de tráfego que podem ser acomodados nos diversos níveis de serviço
são chamados de “Volumes de Serviço”. Quando um nível de serviço é identificado como
aplicável ao projeto, o volume de serviço correspondente logicamente torna-se o volume de
serviço projetado, o que significa que caso o fluxo de tráfego na rodovia exceda aquele valor,
as condições operacionais ficarão situadas abaixo do nível de serviço projetado para a rodovia.
As figuras apresentadas a seguir podem dar uma idéia satisfatória dos aspectos
mencionados na caracterização de cada um dos níveis de serviço definidos.
III-4
1.2. Classes de Projeto
A diversidade de características técnicas que uma rodovia pode ter demandaria um
conjunto de padrões de projeto específico para cada via, devidamente ajustado às
peculiaridades de cada situação. A impossibilidade prática de atender a essa concepção, aliada
à conveniência de uma certa uniformização e padronização de características técnicas,
recomendam o agrupamento das rodovias em classes de projeto.
O estabelecimento das classes de projeto relacionadas a seguir resultou da
experiência acumulada durante o processo de desenvolvimento da malha implantada e traduz
o consenso que se formou no País quanto ao atendimento de forma economicamente viável e
com condições adequadas de segurança à demanda crescente do tráfego.
Classe 0
Via Expressa: rodovia do mais elevado padrão técnico, com pista dupla e controle
total de acesso. O enquadramento de uma rodovia nessa classe decorrerá de decisão
administrativa dos órgãos competentes, fundamentando-se, entre outros, nos seguintes
critérios:
- quando os volumes de tráfego forem elevados e o tráfego do décimo ano de
abertura implicar, para uma rodovia de pista simples, em:
a) nível de serviço inferior ao nível C, no caso de terreno plano ou levemente
ondulado, o que ocorre quando o Volume Médio Diário se situa acima de
5.500 veículos, para o caso de região plana com excelentes condições de
visibilidade, ou acima de 1.900 veículos por dia, se tratar de região levemente
ondulada com más condições de visibilidade;
b) nível de serviço inferior ao nível D em caso de terreno fortemente ondulado
ou montanhoso, o que ocorre quando o Volume Médio Diário fica acima de
2.600 veículos, para o caso de região fortemente ondulada com excelentes
condições de visibilidade, ou acima de 1.000 veículos por dia, para o caso de
região montanhosa com más condições de visibilidade;
- quando a função absolutamente preponderante da rodovia for a de atender à
demanda do tráfego de passagem pela região atravessada (função mobilidade), em detrimento
do atendimento ao tráfego local e às propriedades lindeiras (função acessibilidade), que por
hipótese serão atendidos por outras vias;
- quando a interferência recíproca entre atividades humanas nas propriedades
lindeiras ou áreas vizinhas à faixa de domínio (pedestres, paradas de ônibus, tráfego local,
etc.) e o fluxo de tráfego direto causar atritos indesejáveis sob aspectos operacionais e de
segurança;
- quando a rodovia constituir trecho ou parte de um conjunto de rodovias para as
quais se tomou a decisão de manter características uniformes e que, de um modo geral, atende
às condições que justificam o enquadramento na categoria de vias expressas.
III-5
Classe I
Essa categoria é dividida em vias de Classe I-A (pista dupla) e Classe I-B (pista
simples).
- Classe I-A
Rodovia com duas pistas e controle parcial de acesso, com as seguintes
características:
a) Caso de Rodovia Arterial com grande demanda de tráfego, em condições
semelhantes às descritas para a Classe 0, mas que permite maior tolerância no
que diz respeito às interferências causadas por acessos mais freqüentes;
b) Os volumes de tráfego atendidos são das mesmas faixas da Classe 0, mas
sofrendo alguma redução por interferência mais freqüente de acessos.
- Classe I-B
Rodovia em pista simples, de elevado padrão, suportando volumes de tráfego
projetados para 10 anos após a abertura ao tráfego, dentro dos seguintes limites:
a) Limite Inferior – Volume de 1.400 veículos por dia ou Volume Horário de
Projeto de 200 veículos, o que corresponde ao nível C em região montanhosa
com excelentes condições de visibilidade, e nível B em região plana com más
condições de visibilidade;
b) Limites Superiores – Ficar enquadrada no nível C para regiões planas e
levemente onduladas (abaixo de 5.500 veículos por dia para região plana com
excelentes condições de visibilidade, ou abaixo de 1.900 veículos por dia para
região levemente ondulada, com más condições de visibilidade); ou ficar
enquadrada no nível D para regiões montanhosas ou fortemente onduladas
(abaixo de 2.600 veículos por dia, para o caso de região fortemente ondulada
com excelentes condições de visibilidade, ou abaixo de 1.000 veículos por dia
para região montanhosa com más condições de visibilidade). Acima dessas
condições é requerido o enquadramento na Classe I-A.
Classe II
Rodovia de pista simples, suportando volumes médios diários de tráfego, conforme
projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, compreendidos entre 700 e 1.400
veículos.
Classe III
Rodovia de pista simples, suportando volumes médios diários de tráfego, conforme
projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, compreendidos entre 300 e 700 veículos.
Classe IV
Rodovia de pista simples, com características técnicas suficientes para
atendimento, a custo mínimo, do tráfego previsto no seu ano de abertura. Geralmente não é
III-6
pavimentada e faz parte do sistema local, compreendendo as estradas vicinais e eventualmente
rodovias pioneiras. Em função do tráfego previsto, são definidas duas subclasses:
- Classe IV-A – Tráfego Médio Diário de 50 a 200 veículos no ano de abertura;
- Classe IV-B – Tráfego Médio Diário inferior a 50 veículos no ano de abertura.
1.3. Classificação Funcional
As rodovias são agrupadas em Sistemas de acordo com as funções que exercem.
Sistema Arterial
Compreende as rodovias cuja função principal e propiciar mobilidade para
volumes de tráfego de longa distância interestadual ou internacional, podendo,
ocasionalmente, servir ao tráfego local. Subdivide-se nos seguintes subsistemas:
- Sistema Arterial Principal: rodovias utilizadas para viagens internacionais e inter-
regionais (conexão entre as capitais dos Estados e destas com Brasília);
- Sistema Arterial Secundário: rodovias que atendem a viagens interestaduais não
servidas por sistema de nível superior.
Sistema Coletor
Destina-se a atender núcleos populacionais ou centros geradores de tráfego de
menor vulto, não servidos pelo Sistema Arterial. Compreende:
- Sistema Coletor Primário: rodovias utilizadas para atender ao tráfego
intermunicipal, proporcionando mobilidade e acesso dentro de uma área específica do Estado;
- Sistema Coletor Secundário: rodovias utilizadas para proporcionar mobilidade,
mas, principalmente, acesso às áreas dentro do Estado.
Sistema Local
Constituído por rodovias de pequena extensão, destinadas essencialmente a
proporcionar acesso ao tráfego intermunicipal de áreas rurais e de pequenas localidades `s
rodovias de nível superior.
1.4. Relação entre Classes de Projeto e Classificação Funcional
A Classe de Projeto é uma classificação técnica que agrupa as rodovias segundo
padrões técnicos, levando em conta características e critérios técnicos com base,
principalmente, nos futuros volumes de tráfego.
III-7
A Classificação Funcional agrupa as rodovias de acordo com a função por elas
exercida dentro da rede nacional e a utilização que elas oferecem.
A tabela a seguir apresenta uma associação entre as duas classificações:
Sistema Classes Funcionais Classes de Projeto
Arterial
Principal Classes 0 e I
Primário Classe I
Secundário Classes I e II
Coletor Primário Classes II e III
Secundário Classes III e IV
Local Local Classes III e IV
2. VELOCIDADE DIRETRIZ
É a velocidade selecionada para fins de projeto da via e que condiciona suas
principais características, tais como: curvatura, superelevação e distância de visibilidade, das
quais depende a operação segura e confortável dos veículos. Representa a maior velocidade
com que pode ser percorrido um trecho rodoviário cuja superfície de rolamento apresenta
características normais de rugosidade e ondulações, com segurança e em condições aceitáveis
de conforto, mesmo com o pavimento molhado, quando o veículo estiver submetido apenas às
limitações impostas pelas características geométricas, sem influência do tráfego.
Um dos principais fatores que governam a adoção de valores para a velocidade
diretriz é o custo de construção resultante. Velocidades diretrizes elevadas requerem
características físicas e geométricas mais amplas, principalmente no que tange às curvas
verticais e horizontais e acostamentos.
Velocidades Diretrizes Mínimas (km/h)
Classe de Projeto Relevo
Plano Ondulado Montanhoso
Classe 0 120 100 80
Classe I 100 80 60
Classe II 100 70 50
Classe III 80 60 40
Classe IV 60 - 80 40 - 60 30 - 40
A definição da característica topográfica do terreno normalmente é feita de forma
subjetiva, uma vez que as regiões não se mostram homogêneas, tornando-se difícil estabelecer
parâmetros que possam definir os limites de cada padrão.
Uma antiga norma ferroviária estabelecia uma análise do terreno pela inclinação
transversal: plano se igual ou inferior a 8%; ondulado entre 8% e 20%; montanhoso quando
acima de 20%.
III-8
O Highway Capacity Manual estabelece os seguintes critérios para rodovias:
- Terreno Plano: quando os veículos pesados se deslocam com velocidade
semelhante a dos carros de passageiros;
- Terreno Ondulado: quando os veículos pesados reduzem a velocidade bem abaixo
dos veículos de passageiros;
- Terreno Montanhoso: quando os veículos pesados se “arrastam”, isto é, se
deslocam com velocidade dita de sustentação, com frequência ou por longas distâncias.
Observação: No caso dos projetos ferroviários, a velocidade diretriz resultará dos
estudos operacionais, tendo-se a seguinte relação entre a velocidade diretriz e o raio mínimo
adotado, que define a velocidade de projeto:
mínR.5,4V (km/h)
3. SUPERELEVAÇÃO
É a inclinação transversal imposta à pista de rolamento, ao longo das curvas de
concordância horizontal, par compensar o efeito da força centrífuga nos veículos.
III-9
A figura anterior apresenta as forças atuantes sobre um veículo quando este
percorre uma curva horizontal a uma velocidade constante. Do equilíbrio dessas forças na
direção paralela à pista tem-se:
fPsenPRg
vP.cos..cos.
.
. 2
Dividindo-se toda a expressão por P. cos , tem-se:
ftgRg
v .
.
2
Considerando o valor da aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s2 e que a
velocidade entrará na fórmula em km/h, tem-se, simplificadamente:
fR
Vtg
.127
2
Os valores máximos para o coeficiente de atrito transversal entre os pneus e a pista
são tabelados em função da velocidade diretriz.
Valores Máximos Admissíveis do Coeficiente de Atrito Transversal
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120
f 0,20 0,18 0,16 0,15 0,15 0,14 0,14 0,13 0,11
Para cada Velocidade Diretriz considerada existe um valor de raio para o qual a
aceleração centrífuga é tão pequena que pode ser desprezada, tratando-se o trecho como se
fosse em tangente, seja porque o valor teoricamente já seria muito pequeno, seja por questões
de aparência, ou por condições relativas à mudança no sentido de declividade transversal da
pista.
Valores de R acima dos quais a superelevação é dispensável
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 > 110
R (m) 450 800 1.250 1.800 2.450 3.200 4.050 5.000
Valores Máximos
O valor máximo admissível para a superelevação é condicionado, principalmente,
pela grande possibilidade do fluxo de tráfego operar a velocidades bem abaixo da velocidade
diretriz, devido à freqüência de veículos comerciais, condições de rampa, interseções em nível
e congestionamento.
III-10
tg αmáx = 10% para rodovias Classe 0 e I (regiões planas e onduladas)
tg αmáx = 8% para rodovias Classe I (região montanhosa), II, III e IV
Obs: O Manual do DNIT admite 12% em situações especiais, como no caso de
melhorias ou de situações perigosas em curvas, no aproveitamento de trechos de rodovias
existentes nos quais se deseja manter velocidade mais elevada do que a anteriormente
estabelecida.
Valores Mínimos
Para facilitar a drenagem das águas pluviais, a seção transversal dos trechos em
tangente apresenta um abaulamento transversal, cuja declividade depende do tipo de
pavimento. Pela mesma razão, adota-se o valor dessa declividade como mínimo.
TIPO DE PAVIMENTO tg mín
Concreto de Cimento Portland 1,5%
Concreto betuminoso bem acabado 2,0%
Tratamento Superficial 2,5%
Não Pavimentado 3,0%
4. RAIO MÍNIMO
São os menores raios das curvas que podem ser percorridas com a velocidade
diretriz e à taxa máxima de superelevação, em condições aceitáveis de segurança e conforto.
Convém observar que deverá ser sempre objetivada a utilização de valores superiores aos
mínimos, que se aplicam essencialmente em condições limites.
máxmáx
mínftg
vR
.127
2
Onde:
V – velocidade diretriz (km/h)
emáx – máxima taxa de superelevação adotada (m/m)
fmáx – máximo coeficiente de atrito transversal admissível entre o pneu e o
pavimento (adimensional)
Raios Mínimos (m)
Classe Região
Plana Ondulada Montanhosa
0 540 345 210
I 345 210 115
II 375 170 80
III 230 125 50
IV 125 50 25
III-11
5. CONCEITOS GERAIS PARA O TRAÇADO
Trechos excessivamente longos em tangente, convenientes para ferrovias, são
indesejáveis em rodovias. Para rodovias de elevado padrão, o traçado deverá ser uma
seqüência de poucas curvas de raios amplos do que de longas tangentes “quebradas” por
curvas de pequeno desenvolvimento circular. Além de reduzir a sensação de monotonia para o
motorista, esse padrão de traçado ajusta-se mais favoravelmente à conformação básica das
linhas da natureza, podendo reduzir os rasgos causados pela terraplenagem na paisagem.
No caso de ângulos centrais pequenos, iguais ou inferiores a 5º, para evitar a
aparência de quebra do alinhamento, os raios deverão ser suficientemente grandes para
proporcionar os desenvolvimentos circulares mínimos, obtidos pela fórmula a seguir:
D > 30 (10 – AC) (D em metros e AC em graus)
Não é necessária curva horizontal para AC < 0º15’; entretanto, deverão ser
evitados, tanto quanto possível, traçados que incluam curvas com ângulos centrais tão
pequenos.
No final de longas tangentes ou trechos com curvaturas suaves, ou ainda onde
se seguir imediatamente um trecho com velocidade diretriz inferior, as curvas horizontais a
serem introduzidas deverão ser coerentes com a maior velocidade precedente, de preferência
bem acima do mínimo necessário, e proporcionando uma sucessão de curvas com raios
gradualmente decrescentes, para orientar o motorista.
Considerações de aparência da rodovia e de dirigibilidade recomendam que,
tanto quanto possível, as curvas circulares sejam dotadas de curvas de transição, mesmo
naqueles casos onde, pelos critérios usuais, estas seriam dispensáveis.
É indesejável, sob aspectos operacionais e de aparência, a existência de duas
curvas sucessivas no mesmo sentido, quando entre elas existir um curto trecho em tangente.
De preferência, serão substituídas por uma única curva longa ou, pelo menos, a tangente
intermediária deverá ser substituída por um arco circular, constituindo-se, então, numa curva
composta, evitando-se uma grande diferença de curvatura entre raios. Não sendo possível
adotar essas medidas, a extensão T da tangente intermediária que reduz esse problema deverá
ser superior ao percurso de aproximadamente 15 segundos percorrido à velocidade diretriz V,
ou seja:
T > 4 V (T em metros e V em km/h)
Curvas sucessivas em sentidos opostos, dotadas de curvas de transição, poderão
ter suas extremidades coincidentes ou separadas por extensões curtas em tangente. Entretanto,
no caso de curvas reversas sem espiral, o comprimento mínimo da tangente intermediária
deverá permitir a transição da superelevação.
III-12
A princípio, uma estrada sinuosa tem prejudicada a sua segurança e o seu
desempenho.
6. CONCORDÂNCIA HORIZONTAL COM CURVA CIRCULAR
SIMPLES (R > 600 m)
O traçado de uma estrada em planta é constituído por retas concordadas por curvas,
que comporão o futuro eixo da estrada.
PI – Ponto de Interseção
PC – Ponto de Curva
PT – Ponto de Tangente
d – Deflexão
Os elementos de uma curva circular adotados nos projetos são:
R – Raio da Curva AC – Ângulo Central
T – Comprimento das Tangentes D – Desenvolvimento Circular
G – Grau da Curva dm – Deflexão por Metro
Por serem ângulos de lados perpendiculares, o Ângulo Central é igual à Deflexão.
a) Grau da Curva
É o ângulo central correspondente a uma determinada corda “c”.
III-13
R
carcsenG
.2.2
R > 600 m c = 20 m
100 < R < 600 m c = 10 m
R < 100 m c = 5 m
b) Deflexão por Metro
É o ângulo formado pela tangente à curva num determinado ponto e a corda de 1 m
de comprimento. É utilizada para locação, por deflexão, dos pontos intermediários de uma
curva.
c
Gdm
.2
c) Tangentes
2.
ACtgRT
III-14
d) Desenvolvimento Circular
RAC
Do
.180
.
Exercício:
Calcular os elementos das curvas e o estaqueamento, sendo dados:
R1 = 780,00 m AC1 = 34º 20’ = 34,33º
R2 = 950,00 m AC2 = 28º 12’ = 28,20º
Est PI1 = 45 + 18,00 Est PI2 = 373 + 7,00
Solução:
R1 e R2 maiores que 600 m c = 20 m
o
xarcsenG 469,1
00,780.2
20.21 o
xarcsenG 206,1
00,9502
20.22
'204,2037,0202
469,11
o
mx
d '809,1030,0202
206,12
o
mx
d
mtgxT 93,2402
33,3400,7801 mtgxT 62,238
2
20,2800,9502
mxx
Do
35,46700,780180
33,341
mx
xD
o57,46700,950
180
20,282
III-15
07,173393,01200,184520
111
TPIEstPCEst
42,45735,72307,173320
1
11 D
PCEstPTEst
2012
xPTEstPCEst
62,1811)93,012(00,184500,7373202020
21
12 TT
PIEstPIEstx
55,176900,2737255,176900,737355,376800,737320
x
45,930320
x
87,1336045,930342,45720
12 x
PTEstPCEst
44,138457,72387,1336020
2
22 D
PCEstPTEst
Resposta:
Curva R (m) AC G dm T (m) D (m) Est PC Est PT
1 780,00 34º 20’ 1,469º 2,204’ 240,93 467,35 33+ 17,07 57+ 4,42
2 950,00 28º 12’ 1,206º 1,809’ 238,62 467,57 360 + 13,87 384 + 1,44
7. CONCORDÂNCIA HORIZONTAL COM TRANSIÇÃO EM ESPIRAL
(R < 600 m)
a) Curva de Transição
Curva de Transição é um ramo de uma curva especial, interposta entre uma das
tangentes e a curva circular, cujo objetivo principal é evitar o surgimento brusco da força
centrífuga ao passar o veículo diretamente da trajetória retilínea para a circular.
Para tal, a curva de transição deve apresentar como característica principal uma
variação gradativa decrescente do raio de curvatura desde o ponto de contato com a tangente
( = ) até o ponto comum com a curva circular ( = R).
III-16
É ao longo da curva de transição que são dadas, gradativamente, a superlargura e a
superelevação.
TE – ponto de passagem da tangente para a espiral
EC – ponto de passagem da espiral para o trecho circular
CE – ponto de passagem do trecho circular para a espiral
ET – ponto de passagem da espiral para a tangente
Uma vez concordadas duas tangentes por um arco de círculo, o propósito de se
inserir uma transição de curvatura variável faz com que se torne necessário criar um espaço
entre o arco de círculo e as tangentes. Isto pode ser conseguido segundo um dos três métodos
abaixo:
III-17
Método do centro conservado;
Método do raio conservado;
Método do centro e raio conservados.
O método mais empregado é o do raio conservado em razão, principalmente, de
permanecer o valor selecionado para o raio estudado. Somente nas situações em que se deseja
manter a posição do arco circular na posição estudada, recorre-se ao terceiro método.
A curva de transição deve proporcionar um acréscimo gradual e suave da força
centrífuga quando o veículo entra na concordância horizontal, e da mesma forma um
decréscimo, quando dela sai.
Para dedução da expressão que fornece o comprimento de transição, considere-se
um veículo percorrendo a curva com velocidade constante.
De acordo com a Cinemática, ter-se-á atuando no veículo somente a aceleração
normal ou centrífuga.
2vac
A aceleração centrífuga varia à medida que o tempo passa e o veículo percorre a
curva de transição. Admitiremos que essa variação se dá a uma taxa constante “j”.
2v
td
d
td
adj c
III-18
Como à medida que o veículo percorre a curva de transição variam também o
tempo e a distância percorrida, pode-se aplicar a Regra da Cadeia.
td
ldx
ld
dx
v
d
dj
2
Como a velocidade é constante, tem-se:
2
22212
2
..1.
vv
d
dv
v
d
d
Da Física, tem-se que:
vtd
ld
Assim:
ld
dx
vj
2
3
Rearrumando a expressão:
2
3
dx
j
vld
)(2
3
dx
j
vld
d
j
vd
j
vld
23
2
3
)(
dj
vld
Rlc
23
0
Rlc
j
vl
].] 13
0 → Rlc
j
vl ]
1.]
3
0
11.0
3
Rj
vlc →
Rj
vlc
3
III-19
Na fórmula acima, a velocidade é dada em m/s e o raio em m. Mas em rodovias se
trabalha com velocidades em km/h e o raio em m. Para se entrar com esses dados, segundo
essa proposta, e admitindo-se que a taxa de variação da velocidade centrífuga com o tempo
tem valor entre 0,30 e 0,90 m/s3 (valores obtidos de experiências realizadas nos Estados
Unidos) tem-se:
R
Valc
3
.071,0024,0
Nessa expressão, V é a velocidade diretriz, dada em km/h, e o raio R é dado em
metros, obtendo-se o comprimento de transição também em metros.
No entanto, considerações sobre a implantação da superelevação nas curvas de
transição, com segurança e conforto para os veículos, estabelecem valores mínimos a serem
observados, e que são função da velocidade diretriz.
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120
lcmín (m) 20 20 30 30 40 40 50 60 70
Observação: Para facilidade dos cálculos a serem efetuados, toma-se o valor de lc
como múltiplo de 10.
Para as curvas com raios muito grandes, torna-se dispensável a utilização de uma
curva de transição especial. Nesses casos, só há justificativa de espiral quando forem adotados
comprimentos de transição muito grandes. A seguir apresentam-se os raios acima dos quais se
podem dispensar as curvas de transição.
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120
R (m) 200 350 500 700 850 1000 1200 1400 1800
b) Elementos de Locação das Curvas
Adotando-se o método do raio conservado, apresentam-se, a seguir, as fórmulas
para serem utilizadas nos cálculos dos elementos das curvas.
Ângulo Total de Transição - c
)(.2
2
radianosR
lc
c
Em algumas fórmulas, recomenda-se entrar com o valor de δc em radianos, e em
outras, em graus.
III-20
Ângulo Central Restante -
)(.2 grausAC c
Coordenadas em Relação à Tangente do Ponto EC – xc, yc (ver figura a seguir)
141.
3
.2
ccc
c
lx
101.
2
cccy
Coordenadas em relação à Tangente do Ponto PC’ – p, q (ver figura a seguir)
cc Rxp cos1. cc senRyq .
Tangentes – Ts
qAC
tgpRTs 2
.
III-21
Desenvolvimento Circular Restante – D
o
RD
180
..
Exercício:
Calcular os elementos de locação e o estaqueamento das curvas de uma rodovia
classe II, que atravessa região ondulada:
Ponto de Interseção 1 – est 23 + 16,00 Ponto de Interseção 2 – est 130 + 10,00
Deflexão 1 – 38º à direita Deflexão 2 – 36º 10’ à esquerda
Raio 1 – 190,00 m Raio 2 – 310,00 m
III-22
Respostas:
Curva R (m) AC (º) lc (m) c
(rad)
c
(º) (º)
xc (m) yc (m) p (m) q (m) Ts (m) D (m)
1 190,00 38º 80,00 0,211 12,06 13,88 5,61 79,64 1,42 39,94 105,85 46,03
2 310,00 36º10’ 60,00 0,097 5,54 25,09 1,94 59,94 0,49 30,01 131,39 135,75
Est TE1 = 18 + 10,15 Est TE2 = 123 + 12,94
Est EC1 = 22 + 10,15 Est EC2 = 126 + 12,94
Est CE1 = 24 + 16,18 Est CE2 = 133 + 8,69
Est ET1 = 28 + 16,18 Est ET2 = 136 + 8,69
c) Coordenadas em Relação à Tangente
Ponto no Ramo de Transição
Ponto E (primeiro ramo de transição)
TEestEestlE
III-23
)(..2
2
radianoslR
l
c
EE
141.
3
.2
EEEE
lx
101.
2
EEEy
Ponto E’ (segundo ramo de transição)
'' EestETestlE
)(..2
2
'' radianos
lR
l
c
EE
141.
3
.2
'''
'
EEE
E
lx
101.
2
'
''
E
EEy
Ponto no Trecho Circular
Ponto M (antes da metade da curva)
2
DECestMestD
R
D o
.
180.
2.
2..2
ccM sensenRxx
2cos.
2..2
ccM senRyy
Ponto M’ (depois da metade da curva)
2'
DECestMestD → '' MestETestD
R
D o
.
180.' '
III-24
2
'.
2
'..2'
ccM sensenRxx
2
'cos.
2
'..2'
ccM senRyy
Exercício:
Com os dados do exercício anterior, calcular as coordenadas em relação à tangente
dos pontos situados nas estacas:
A - 20 + 0,00;
B - 23 + 0,00;
C - 131 + 0,00;
D - 135 + 0,00.
Respostas:
xA = 0,29 m yA = 29,85 m
xB = 7,92 m yB = 89,21 m
xC = 10,42 m yC = 107,84 m
xD = 0,21 m yD = 28,69 m
IV-1
CAPÍTULO IV – PROJETO GEOMÉTRICO VERTICAL
1. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE O PROJETO EM PERFIL
O projeto de uma estrada em perfil é constituído de greides retos, concordados dois
a dois por curvas, analogamente ao projeto em planta. Nos greides ascendentes, os valores das
rampas são considerados positivos e nos descendentes, negativos.
O projeto de greide deve evitar freqüentes alterações de menor vulto nos valores
das rampas. Estas deverão ser tão contínuas quanto possível. Deverão ser evitadas, sempre que
possível, curvas verticais no mesmo sentido separadas por pequenas extensões de rampa,
principalmente em rodovias pista dupla.
Em trechos longos de rampa é conveniente dispor as rampas mais íngremes na
parte inferior e as rampas mais suaves no topo, para tirar proveito do impulso acumulado no
segmento plano ou ascendente anterior à subida.
Greides excessivamente colados, muitas vezes associados a traçados sensivelmente
retos, são indesejáveis por motivos estéticos e por proporcionarem situações perigosas em
terrenos levemente ondulados: a sucessão de pequenas lombadas e depressões oculta veículos
nos pontos baixos, dando uma falsa impressão de oportunidade de ultrapassagem.
No lançamento da linha de greide, alguns cuidados devem ser observados:
As rampas não poderão exceder o valor máximo admitido para o trecho;
O greide deve ser lançado de forma a possibilitar o equilíbrio dos volumes de
cortes e aterros;
Alturas muito grandes de cortes e aterros devem ser evitadas, por representarem
maiores riscos de instabilidade de taludes;
O ponto de passagem de uma rampa descendente para uma ascendente deverá,
preferencialmente, estar situado em um aterro, por problemas de drenagem.
IV-2
2. RAMPA MÁXIMA
A principal limitação ao emprego de rampas suaves é constituída pelo fator
econômico, traduzido pelo aumento do custo de construção em regiões topograficamente
desfavoráveis. O estabelecimento de rampas máximas objetiva atingir um equilíbrio entre esse
fator e os desempenhos operacionais dos veículos, principalmente no que tange ao consumo e
desgaste, e também quanto ao aumento do tempo de viagem, procurando-se, ainda,
homogeneizar as características e o padrão das rodovias. As rampas têm também grande
influência sobre a capacidade das rodovias, especialmente naquelas de duas faixas e mão
dupla. Um veículo comercial em rampa íngreme em rodovias desse último tipo pode
representar, em termos de capacidade, o equivalente a algumas dezenas de automóveis.
Rampas Máximas
Classe de Projeto Relevo
Plano Ondulado Montanhoso
Classe 0 3% 4% 5%
Classe I 3% 4,5% 6%
Classe II 3% 5% 7%
Classe III 4% 6% 8%
Classe IV-A 4% 6% 8%
Classe IV-B 6% 8% 10%*
* A extensão de rampas acima de 8% será desejavelmente limitada a 300 m contínuos.
3. DISTÂNCIA DE VISIBILIDADE
As distâncias de visibilidade traduzem os padrões de visibilidade a serem
proporcionados ao motorista, de modo que ele possa sempre tomar a tempo as decisões
necessárias à sua segurança.
Esses padrões dependem diretamente das características geométricas da rodovia,
das condições da superfície de rolamento, das condições do tempo (chuva ou sol), do
comportamento do motorista médio e das características dos veículos (freios, suspensão,
pneus, etc) representativas de condições desfavoráveis médias.
As distâncias de visibilidade básicas consideradas para o projeto rodoviário são as
distâncias de visibilidade de parada, as de tomada de decisão e as de ultrapassagem, sendo
apenas a primeira de caráter obrigatório, e as demais, valores recomendados.
3.1. Distância de Visibilidade de Parada
Define-se como Distância de Visibilidade de Parada para a velocidade V a
distância mínima que um motorista médio, dirigindo com velocidade V um carro médio, em
condições razoáveis de manutenção, trafegando em uma rodovia pavimentada, adequadamente
conservada, em condições chuvosas, necessita para parar com segurança após avistar um
obstáculo na rodovia.
IV-3
Os valores das distâncias de visibilidade de parada são calculados pela fórmula
geral a seguir:
)(.255.7,0
2
if
VVDp
Onde:
Dp – distância de visibilidade de parada em metros;
V – velocidade diretriz em km/h;
f – coeficiente de atrito que exprime a atuação do processo de frenagem,
considerando a eficiência dos freios e o atrito entre pneus e pista, para o caso
de pavimento molhado, com rugosidade normal, em condições superficiais
razoáveis, e não especialmente lamacento ou escorregadio;
i – rampa em m/m (positivo no sentido ascendente e negativo no sentido
descendente).
Valores de f para a Velocidade Diretriz
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
f 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28 0,28 0,27
O primeiro termo da fórmula corresponde à distância percorrida durante o tempo
de percepção, decisão e reação do motorista médio, que se sucede a partir da visão do
obstáculo, adotando-se o valor médio estatístico de 2,5 segundos, desprezando-se o efeito do
freio-motor e eventuais influências do greide. O segundo termo fornece a distância percorrida
desde o início da atuação do sistema de frenagem até sua imobilização.
Os valores calculados, arredondados para fins de projeto, encontram-se nos
quadros a seguir. Nesses quadros são apresentados os valores das distâncias de visibilidade
para greides variando de – 6% a + 6% (i2 – i1), sendo arredondados para múltiplos de 5 os
valores correspondentes ao greide nulo.
Apenas se exige obediência da Distância de Visibilidade Mínima para o greide
nulo. Os valores assim obtidos são considerados como aceitáveis para fins de projeto em
quaisquer circunstâncias, por englobarem suficiente margem de segurança, podendo-se
desprezar a influência dos greides ascendentes e descendentes.
A Distância de Visibilidade Desejada, embora não exigida, deve servir de
orientação para o projetista como distância ideal a ser fornecida pelo projeto, se as condições
o permitirem.
Como orientação geral, o projetista deverá tentar conseguir atender em cada
situação encontrada a Distância de Visibilidade Desejada, considerando o greide e a distância
de visibilidade horizontal. Se isso não for viável, deverá, no mínimo, atender à Distância de
Visibilidade Mínima para greide nulo, considerando também a distância de visibilidade
horizontal.
IV-4
Distâncias de Visibilidade de Parada Mínimas (m)
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
+ 6% 30 40 55 65 85 100 120 140 160 180
+ 5% 30 40 55 70 85 105 125 140 160 180
+ 4% 30 40 55 70 85 105 125 145 165 185
+ 3% 30 40 55 70 85 105 130 145 165 190
+ 2% 30 40 55 70 90 110 130 150 170 195
+ 1% 30 40 55 70 90 110 130 155 175 200
0% 30 45 60 75 90 110 130 155 180 205
- 1% 30 45 60 75 95 115 140 160 180 205
- 2% 30 45 60 75 95 115 140 165 185 215
- 3% 30 45 60 75 95 120 145 165 190 220
- 4% 30 45 60 75 100 120 150 170 195 225
- 5% 30 45 60 80 100 125 150 175 200 230
- 6% 30 45 60 80 100 125 155 180 210 240
Distâncias de Visibilidade de Parada Desejadas (m)
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
+ 6% 30 45 60 80 100 125 155 185 225 265
+ 5% 30 45 60 80 100 130 155 190 230 270
+ 4% 30 45 60 80 105 130 160 195 235 280
+ 3% 30 45 60 80 105 130 160 200 240 285
+ 2% 30 45 60 80 105 135 165 200 245 295
+ 1% 30 45 60 85 110 135 170 205 250 300
0% 30 45 65 85 110 140 175 210 255 310
- 1% 30 45 65 85 115 145 175 215 265 320
- 2% 30 45 65 90 115 145 180 220 270 330
- 3% 30 45 65 90 120 150 185 225 280 340
- 4% 35 45 65 90 120 155 190 235 290 355
- 5% 35 50 70 90 125 155 195 240 300 365
- 6% 35 50 70 95 125 160 200 250 310 380
3.2. Distância de Visibilidade de Tomada de Decisão
As distâncias de Visibilidade de Parada são normalmente suficientes para permitir
que motoristas razoavelmente competentes e atentos executem paradas de emergência em
condições ordinárias. Porém, quando há dificuldades de percepção ou quando manobras
súbitas e pouco comuns são necessárias, essas distâncias podem se revelar insuficientes.
Distância de Visibilidade para Tomada de Decisão é a distância necessária para
que um motorista tome consciência de uma situação potencialmente perigosa, inesperada ou
difícil de perceber, avalie o problema encontrado, selecione o caminho a seguir e a velocidade
a empregar e execute a manobra necessária com eficiência e segurança.
IV-5
Para o caso de rodovias rurais há dois tipos de manobras a serem consideradas:
- Decisão final de parar na rodovia – distâncias obtidas são pouco superiores às
distâncias de visibilidade de parada;
- Decisão final de desviar do obstáculo – distâncias são substancialmente maiores
que as correspondentes ao caso de simples parada porque incluem margem adicional de erro e
acrescentam comprimentos suficientes para permitir manobras dos veículos com velocidades
iguais ou reduzidas.
Distância de Visibilidade para Tomada de Decisão (m)
V (km/h) 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Simples Parada 50 75 95 125 155 185 225 265 305
Desvios de Obstáculos 115 145 175 200 230 275 315 335 375
3.3. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem
A conveniência de serem fornecidas aos usuários, tão freqüentemente quanto
possível, condições de ultrapassagem de veículos lentos é evidente e naturalmente limitada
pelas implicações em acréscimos de custos de construção. No caso de rodovias com baixos
volumes de tráfego, a necessidade de ultrapassagem é reduzida e as oportunidades são mais
freqüentes, já que há menor número de veículos se aproximando em sentido contrário. Para
volumes crescentes, entretanto, torna-se conveniente, na medida do possível, aumentar o
número de oportunidades, para que a ansiedade dos motoristas mais rápidos não resulte em
manobras perigosas. Aconselha-se tentar viabilizar a ultrapassagem a intervalos entre 1,5 km e
3,0 km.
Há que se levar em conta, todavia, que a existência de visibilidade suficiente não é
garantia para a realização da ultrapassagem, já que a partir de determinado volume de tráfego
em sentido contrário caem praticamente a zero as possibilidades de se fazê-la. Nesses casos, a
solução é a duplicação ou criação de terceira faixa nas rampas íngremes.
No cálculo das distâncias mínimas de ultrapassagem, admitem-se as seguintes
condições, razoáveis para uma elevada percentagem de motoristas:
a) O veículo mais lento VL, a ser ultrapassado, viaja com velocidade uniforme.
b) O veículo mais rápido VR está logo atrás de VL e com a mesma velocidade no
momento em que atinge o ponto inicial de ultrapassagem PI.
c) Após atingir PI, o motorista de VR precisa de certo período de tempo para
perceber a possibilidade de ultrapassar e iniciar a manobra: Tempo de
Percepção e Reação.
d) VR acelera durante a manobra e sua velocidade média durante o período em
que está na faixa esquerda é 15 km/h maior que a de VL.
IV-6
e) Quando VR volta à faixa direita, há uma distância de segurança razoável do
veículo que vem em sentido contrário.
Distâncias de Visibilidade de Ultrapassagem (m)
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Du 180 270 350 420 490 560 620 680 730 800
4. CONCORDÂNCIA VERTICAL COM PARÁBOLA
4.1. Comprimento da Concordância Vertical
A função das curvas verticais é concordar as tangentes verticais dos greides.
Normalmente serão adotadas parábolas do 2.º grau. Essas parábolas são definidas pelo seu
parâmetro de curvatura “K”, que traduz a taxa de variação da declividade longitudinal na
unidade do comprimento, estabelecida para cada velocidade. O valor de “K” representa o
comprimento da curva no plano horizontal, em metros, para cada 1% de variação na
declividade longitudinal.
Os comprimentos “y” das concordâncias verticais são obtidos multiplicando os
valores de “K” pela diferença algébrica “A”, em percentagem, das rampas concordadas. Para
facilidade de cálculo e locação, os valores adotados para “y” são geralmente arredondados
para múltiplos de 20 metros.
IV-7
y1 = y2 y1 y2
Podem ser dispensadas curvas verticais quando a diferença algébrica das rampas
for inferior a 0,5%.
AKy .
21 iiA
i1 e i2 entram com o sinal convencional da inclinação da rampa
a) Parábola Côncava: b) Parábola Convexa:
p
p
D
DK
.5,3122
2
412
2
pDK
Onde:
Dp – Distância de Visibilidade de Parada
O comprimento mínimo das curvas verticais deve permitir ao motorista perceber a
alteração de declividade longitudinal sendo percorrida. Adotando para essa percepção um
período de tempo mínimo de 2 segundos, o comprimento mínimo da curva vertical é dado
pela fórmula a seguir:
Vymín .6,0 (ymín em metros e V em km/h)
IV-8
4.2. Cálculo da Flecha Máxima – emáx
a) Parábola Simples ou Simétrica
100100.
8
21 iiyemáx
b) Parábola Composta ou Assimétrica
100100.
.2
. 2121 ii
y
yyemáx
OBS.: Os valores das rampas entram com o sinal da convenção.
OBS.: Se emáx der negativo, significa apenas que a concordância é côncava.
4.3. Cota de um Ponto Qualquer
Para a determinação da cota de qualquer ponto em uma rodovia é necessário
conhecer a cota de um único ponto e as distâncias e rampas existentes entre esses pontos.
a) Ponto no Meio de uma Rampa
101cot CPIV
0.100
11
1 estPIVesti
23
122
11
0 .100
.100
0.100
cot PIVestAesti
PIVestPIVesti
estPIVesti
CA
OBS.: Na expressão acima, não levar em conta o sinal de convenção da rampa.
IV-9
b) Ponto na Concordância Vertical
Parábola Simples ou Simétrica
- Ponto antes do PIV
Nproj eNN cotcot
PCVestNestxN
2
2
..4y
xee N
máxN
- Ponto depois do PIV
''cot'cot Nproj eNN
'' NestPTVestxN
2
2
'' ..4
y
xee N
máxN
IV-10
Parábola Composta ou Assimétrica
- Ponto antes do PIV
Nproj eNN cotcot
PCVestNestxN
2
1
2
.y
xee N
máxN
- Ponto depois do PIV
''cot'cot Nproj eNN
'' NestPTVestxN
2
2
2
'' .
y
xee N
máxN
IV-11
Exercícios:
1. Calcular as cotas de projeto dos pontos situados nas estacas 4 + 15,00 e 11+
5,00.
Solução:
A estaca 4 + 15,00 está dentro da primeira concordância vertical, que é feita com
parábola simétrica, e antes do PIV1.
Na primeira concordância, y = 80,00 m
my 00,8000,0400,0300,07
mee máxmáx 35,0100
0,2
100
5,1.
8
00,8011
IV-12
Distância do ponto A até a estaca 0: (4 + 15,00) – (0 + 0,00) = 4 + 15,00 = 95,00 m
mxA 43,531100
5,100,9500,530cot
mxA 00,3500,15100,0300,154
2
2
1..4
y
xee A
máxA
mxxeA 27,000,80
00,3535,04
2
2
Aproj eAA cotcot
mAA projproj 16,531cot27,043,531cot
A estaca 11 + 5,00 está dentro da segunda concordância vertical, que é feita com
parábola assimétrica, e depois do PIV2.
Na segunda concordância, y = 100,00 m
my 00,10000,0500,0800,013
my 00,3000,10100,0800,1091
my 00,7000,10300,10900,0132
)(53,0100
0,3
100
0,2.
1002
703022 côncavaparábolame
x
xe máxmáx
cot B = 530,00 + 0,015 x 100,00 – 0,02 x 90,00 + 0,03 x 35,00 = 530,75 m
mxB 00,3500,15100,51100,013
2
2
2
2.y
xee B
máxB
mxeB 13,000,70
00,3553,0
2
2
IV-13
Bproj eBB cotcot
mBB projproj 88,530cot)13,0(75,530cot
2. Em uma rodovia classe II, região montanhosa, uma contra-rampa de 3,5%
termina na estaca 115 + 0,00, começando aí uma rampa de 2,5%. Pede-se calcular a estaca do
PTV da concordância vertical, sabendo que o PCV necessita ficar na estaca 113 + 10,00.
Rodovia classe II, região montanhosa V = 50 km/h
%0,6%5,3%5,212 ii
Da Tabela de Distância de Visibilidade de Parada Desejável, tem-se Dp = 60 m
Cálculo de y:
0,65,25,3 A
Como a concordância é côncava:
84,10605,3122
602
x
K
mxy 04,650,684,10
mmxymín 04,6500,30506,0
Logo, adota-se y = 80,00 m
00,10117)00,04()00,10113( yPCVestPTVest
V-1
CAPÍTULO V – ELEMENTOS DA SEÇÃO TRANSVERSAL
1. FAIXA DE ROLAMENTO
A faixa de rolamento consiste em uma faixa longitudinal da pista, designada e
projetada para uma fila de veículos em movimento contínuo. A pista de rolamento consiste na
parcela da área pavimentada da plataforma, designada e projetada para a utilização de veículos
em movimento contínuo.
De modo geral, a largura da faixa de rolamento é obtida adicionando à largura do
veículo de projeto adotado uma folga lateral, função da velocidade diretriz e do nível de
conforto que se deseja proporcionar, que dependem, por sua vez, da classe da via.
Os valores básicos recomendados para a largura da faixa de rolamento
pavimentada, em tangente, são apresentados a seguir:
Larguras das Faixas de Rolamento em Tangente (m)
Classe de Projeto Relevo
Plano Ondulado Montanhoso
Classe 0 3,60 3,60 3,60
Classe I 3,60 3,60 3,50
Classe II 3,60 3,50 3,30*
Classe III 3,50 3,30* 3,30
Classe IV-A 3,00 3,00 3,00
Classe IV-B 2,50 2,50 2,50
* Preferencialmente 3,50 m quando esperada alta percentagem de veículos comerciais.
Apesar de a velocidade diretriz poder variar ao longo de uma rodovia em função
das mudanças do relevo do terreno, não convém variar a largura da faixa de rolamento por
questões de segurança e de manutenção da capacidade da via. Só é justificada a adoção de
larguras diferentes se os trechos forem longos e houver nítida mudança de todas as
características.
2. ACOSTAMENTOS
Acostamento á a parcela da área da plataforma adjacente à pista de rolamento, que
objetiva permitir aos veículos em início de processo de desgoverno a retomada da direção
correta; proporcionar aos veículos acidentados, com defeitos ou cujos motoristas fiquem
incapacitados de continuar dirigindo, um local seguro para serem estacionados fora da
trajetória dos demais veículos; bem como estimular os motoristas a usarem a largura total da
faixa mais próxima do acostamento.
Todas as vias deverão ter acostamentos, pavimentados ou não. Acostamentos,
quando pavimentados, contribuem, também, para conter e suportar a estrutura do pavimento
da pista. No caso de acostamentos não pavimentados, é desejável que seja revestida uma faixa
V-2
adjacente à pista, com 0,30 a 0,50 m de largura, objetivando estimular o uso da largura
integral da pista. É importante minimizar eventuais degraus entre pista e acostamento.
No caso de rodovias de pista dupla ou de pistas em geral de mão única, deverá ser
prevista uma largura pavimentada adicional entre o bordo esquerdo da pista de rolamento e a
superfície não trafegável do canteiro. No caso de pistas de duas faixas, bastará dispor uma
faixa de segurança, que exerça a separação psicológica entre pista e canteiro, proporcionando
uma folga e estimulando a utilização da faixa de rolamento adjacente. No caso de pistas com
maior número de faixas, o intenso tráfego dificulta sensivelmente a um veículo manobrar do
lado interno para o externo da pista em casos de emergência, quando então se torna desejável
um acostamento interno de largura adequada.
Larguras dos Acostamentos Externos
Classe de Projeto Relevo
Plano Ondulado Montanhoso
Classe 0 3,50 3,00* 3,00*
Classe I 3,00* 2,50 2,50
Classe II 2,50 2,50 2,00
Classe III 2,50 2,00 1,50
Classe IV-A 1,30 1,30 0,80
Classe IV-B 1,00 1,00 0,50
* Preferivelmente 3,50 m onde for previsto um volume horário unidirecional de caminhões superior a 250
veículos.
Larguras dos Acostamentos Internos (m)
Número de Faixas de
Rolamento
Relevo
Plano Ondulado Montanhoso
2 1,20 – 0,60 1,00 – 0,60 0,60 – 0,50
3 3,00 – 2,50 2,50 – 2,00 2,50 – 2,00
> 4 3,00 3,00 – 2,50 3,00 – 2,50
3. ABAULAMENTO DA PISTA EM TANGENTE
As pistas de rolamento possuem abaulamentos transversais com o objetivo de
facilitar o escamento das águas pluviais. Declividades transversais elevadas são vantajosas
para acelerar o escoamento. Por outro lado, valores baixos são preferíveis por motivos
estéticos, de conforto para dirigir e de menor desvio lateral, quando de freadas bruscas, ventos
fortes ou lama na pista. Porém, a adoção de valores baixos requer pavimentos de alta
qualidade e elevado grau de acabamento.
Tipo de Pavimento Declividade Transversal
Pavimentos betuminosos de alta qualidade 2,0%
Pavimentos de concreto de cimento 1,5%
Pavimentos com grande rugosidade 2,5%
Revestimento primário ou não pavimentada 3,0%
Acostamentos 5,0%
V-3
4. SUPERLARGURA
A largura da pista de uma rodovia é determinada em função das larguras máximas
dos veículos que a utilizam e das suas velocidades. A determinação dessa largura é feita
somando as larguras máximas dos veículos, as distâncias laterais entre esses veículos
necessárias por questão de segurança e as distâncias laterais necessárias entre esses veículos e
o bordo do pavimento.
Quando se está em uma curva, como o veículo é rígido e não pode acompanhar a
curvatura da estrada, é necessário aumentar a largura da pista para que permaneça a distância
mínima entre veículos que existia no trecho em tangente. Além disso, o motorista tem maior
dificuldade de avaliar distâncias transversais em curva, o que exige algum aumento das
distâncias de segurança consideradas em tangente.
A esse acréscimo de largura necessário em uma curva de uma rodovia para manter
as condições de conforto e segurança dos trechos em tangente dá-se o nome de superlargura.
A consideração da superlargura, tanto no projeto como na construção, demanda um
aumento de custo e trabalho que só é compensado pela eficácia desse acréscimo na largura da
pista. Em conseqüência, valores pequenos de superlargura não têm influência prática e não
devem ser considerados. Para esse fim, adota-se um valor mínimo de 0,40 m.
O valor da superlargura calculado é aproximado para múltiplos de 0,20 m, sendo
aplicado metade do valor adotado para cada lado da pista.
De um modo geral, só se justifica a adoção de superlargura para valores
relativamente pequenos de raios, que normalmente só são freqüentes em rodovias de classe II
ou III ou em rodovias situadas em regiões de topografia muito adversa.
a) Cálculo da Superlargura para Pistas de Duas Faixas
BT LLS
FDGGGL BDLCT .2
Onde:
S – superlargura total da pista
LT – largura total em curva da pista de 2 faixas de rolamento
LB – largura básica estabelecida para a pista em tangente
GC – gabarito estático do Veículo de Projeto em curva
GL – gabarito (folga) lateral do Veículo de Projeto em movimento
GBD – gabarito requerido pelo percurso do balanço dianteiro do Veículo de Projeto
em curva
V-4
FD – folga dinâmica (folga transversal adicional para considerar a maior
dificuldade em manter a trajetória de veículos em curvas, determinada de
forma experimental e empírica).
R
ELG VC
.2
2
Onde:
LV – largura física do Veículo de Projeto, em metros;
E – distância entre eixos do Veículo de Projeto, em metros;
R – raio da curva, em metros.
LB (m) 6,00/6,40 6,60/6,80 7,00/7,20
GL (m) 0,60 0,75 0,90
RBDEBDRGBD .2.2
V-5
Onde:
BD – balanço dianteiro do veículo de projeto, em metros.
Obs.: Para ônibus e caminhões com 2 eixos e 6 rodas e para caminhões compostos
por uma unidade tratora simples e um semi-reboque, adota-se LV = 2,60 m, E
= 6,10 m e BD = 1,20 m.
R
VFD
.10
Onde:
V – velocidade diretriz, em km/h;
R – raio da curva, em metros.
5. DISTRIBUIÇÃO DA SUPERELEVAÇÃO
Nos trechos em tangente, a seção transversal da pista de rolamento de uma rodovia
de pista simples apresenta uma forma abaulada, em que as duas faixas de trânsito são
inclinadas em tono do eixo para os bordos, que se situam em cotas diferentes para escoamento
das águas para fora da rodovia.
Nos trechos em curva, a seção transversal da pista apresenta-se normalmente com
declividade constante, inclinada para o bordo interno da curva no valor da superelevação.
O giro da superfície do pavimento da pista em tangente para a curva, com o
objetivo de atingir a superelevação desejada, se dá parte na Curva de Transição e parte num
trecho denominado “Transição em Tangente”.
Pela figura a seguir pode-se observar que, dentro da transição em espiral, a
inclinação da faixa externa varia de 0% até a inclinação com valor da superelevação “tg ”.
Obs.: Na figura está sendo considerado que a declividade transversal em tangente é
1% e que a superelevação adotada é 8%.
Desta forma, define-se a Taxa de Distribuição da Superelevação como sendo a taxa
constante de variação da inclinação da faixa externa dentro da curva de transição em espiral.
cl
tgTDS
A essa mesma taxa, a faixa externa varia sua declividade desde o valor adotado
para o trecho em tangente (tg mín) até 0%, no início da curva de transição em espiral, ou seja,
dentro da Transição em Tangente. Assim, pode-se calcular o Comprimento de Transição em
Tangente.
V-6
TDS
tgl mínT
Exercício:
Para as curvas de uma rodovia classe II, região ondulada, abaixo, pede-se
determinar as cotas dos bordos direito e esquerdo da pista na estaca 20 + 0,00. Considerar
pavimento em concreto betuminoso bem acabado e cota do eixo constante e igual a 300,00 m.
Considerar, ainda, que a largura do Veículo de Projeto (LV) é igual a 2,60 m, que sua distância
entre eixos (E) é 6,10 m, e que seu balanço dianteiro (BD) é igual a 1,20 m.
Ponto de Interseção 1 – est 23 + 16,00
Ponto de Interseção 2 – est 130 + 10,00
Curva R (m) AC (º) lc (m) c
(rad)
c
(º) (º)
xc (m) yc (m) p (m) q (m) Ts (m) D (m)
1 190,00 38º 80,00 0,211 12,06 13,88 5,61 79,64 1,42 39,94 105,85 46,03
2 310,00 36º10’ 60,00 0,097 5,54 25,09 1,94 59,94 0,49 30,01 131,39 135,75
V-7
Est TE1 = 18 + 10,15 Est TE2 = 123 + 12,94
Est EC1 = 22 + 10,15 Est EC2 = 126 + 12,94
Est CE1 = 24 + 16,18 Est CE2 = 133 + 8,69
Est ET1 = 28 + 16,18 Est ET2 = 136 + 8,69
Solução:
Estaca 20 + 0,00 dentro da primeira curva de transição
Distância ao TE: (20 + 0,00) – (18 + 10,15) = 1 + 9,85 = 29,85 m
Rodovia classe II, região ondulada V = 70 km/h f = 0,15 (tabelado)
%3,5053,015,000,190127
702
x
tg
mm
TDS oo /066,0
00,80
%3,5
Na estaca 20 + 0,00 tem-se: 29,85 x 0,066 = 1,97%
Com relação à largura da pista, tem-se:
R
ELG VC
.2
2
mx
GC 698,200,1902
10,660,2
2
Rodovia classe II, região ondulada Largura da Faixa de Rolamento: 3,50 m
V-8
tabeladomGmxL LB 90,000,750,32
RBDEBDRGBD .2.2
mxGBD 042,000,19020,110,62.20,100,190 2
R
VFD
.10
mFD 508,000,190.10
70
mxLT 746,7508,0042,090,0698,22
mmS 80,0746,0000,7746,7
Na estaca 20 + 0,00 a largura da pista será:
mxL 30,700,80
85,2980,000,7
Ou seja, 3,65 m para cada lado do eixo.
Assim, a conformação da seção transversal da pista nessa estaca é:
Cota do Bordo Esquerdo:
cot BE = 300,00 + 0,0197 x 3,65 = 300,07 m
Cota do Bordo Direito:
cot BD = 300,00 – 0,02 x 3,65 = 299,93 m
VI-1
CAPÍTULO VI – TERRAPLENAGEM
1. GENERALIDADES
Terraplenagem é o movimento de terra efetuado para a construção da estrada,
constituindo-se em escavações, carregamento do material escavado, transporte ao local de
depósito (aterro) e compactação.
Essa compactação é feita de modo a aumentar a resistência do aterro executado,
além de diminuir sua permeabilidade e sua compressibilidade.
Altura de corte – é a diferença, em cada estaca, entre as cotas do terreno e do
greide, quando aquela for superior a esta. Indica a profundidade do corte que deve ser
realizado em cada estaca, no eixo da estrada, para atingir a plataforma.
Altura de aterro – é a diferença, em cada estaca, entre as cotas do terreno e do
greide, quando aquela for inferior a esta. Indica a altura de aterro que deve ser realizado em
cada estaca, no eixo da estrada, para atingir a plataforma.
As alturas de corte e de aterro também são chamadas de “cotas vermelhas”. Os
pontos correspondentes a cotas vermelhas nulas são chamados de “pontos de passagem” (PP)
(pontos de passagem de corte para aterro ou de aterro para corte).
Taludes – são as superfícies que limitam lateralmente os cortes e os aterros.
Pé do corte – é o ponto mais baixo do talude do corte na seção considerada.
Crista do corte – é a interseção do talude do corte com o terreno natural
(também chamada de “off-set”).
VI-2
Pé do aterro – é a interseção do talude do aterro com o terreno natural (também
chamado de “off-set”).
Crista do aterro – é o ponto mais alto do talude do aterro na seção considerada.
Banqueta do corte ou aterro – parte de um talude de corte ou aterro, de
inclinação muito suave ou em nível, destinada a quebrar a velocidade das águas que descem o
talude, reduzindo seu poder de erosão, além de melhorar a estabilidade do terreno.
VI-3
A inclinação dos taludes é função, no caso dos cortes, do tipo de terreno a ser
escavado e, no caso de aterros, do material que está sendo utilizado.
O espaçamento vertical entre banquetas usual é de 10,00 m.
A largura usual de banquetas é de 4,00 m.
VI-4
2. NOTA DE SERVIÇO DE TERRAPLENAGEM
Depois de elaborado o projeto de uma estrada em planta e em perfil, traçam-se as
seções transversais do terreno, geralmente de estaca em estaca, e são lançados os gabaritos de
corte e de aterro.
A informação sobre a configuração da seção de terraplenagem a ser executada em
cada estaca é dada por uma planilha, chamada “Nota de Serviço de Terraplenagem”, que
consiste no registro da distância ao eixo e da cota dos pontos que definem os gabaritos citados.
No caso da figura a seguir, os pontos de 1 a 6 encontram-se do lado esquerdo do eixo e os
pontos de 7 a 10, do lado direito.
Deve-se registrar que os lados direito e esquerdo do eixo são definidos
desenhando-se a seção de terraplenagem no sentido crescente do estaqueamento.
No campo, depois de locado o eixo, são marcados os “off-sets” (cristas dos cortes e
pés dos aterros), que definem a área dos trabalhos de terraplenagem em cada estaca e, por
meio da Nota de Serviço de Terraplenagem, são controladas as escavações e os aterros a
serem executados, com o auxílio da topografia.
Para calcular as cotas dos pontos é necessário se conhecer a cota de projeto no
eixo, obtida do Projeto Geométrico Vertical.
VI-5
NOTA DE SERVIÇO DE TERRAPLENAGEM
Estaca
Lado Esquerdo Cotas no Eixo Lado Direito
Dist. Dist. Dist. Dist. Terreno Projeto
Dist. Dist. Dist. Dist.
Cota Cota Cota Cota Cota Cota Cota Cota
A d4 d3 d2 d1
cE c0 d7 d8 d9 d10
c4 c3 c2 c1 c7 c8 c9 c10
d6 d5
c6 c5
3. CÁLCULO DE VOLUMES
O cálculo do volume de terra a ser escavado nos cortes, bem como o a ser lançado
nos aterros, é feito determinando-se a área de cada seção transversal desenhada, geralmente, a
cada 20 metros. Com essas áreas faz-se a cubação, que é o cálculo dos volumes de terra
movimentados. Também é possível calcular a distância média de transporte dos materiais.
Para a determinação do volume de material a ser escavado (aterrado) entre duas
estacas, admite-se que ele seja igual ao de um prisma de base definida como a média das áreas
de escavação (aterro) das estacas em questão, e altura igual à distância entre elas.
Assim, o volume de material entre as estacas i e i+1 é dado pela fórmula a seguir:
VI-6
dSS
Vii
.2
1
Onde:
Si – área da seção de escavação na estaca i
Si+1 – área da seção de escavação na estaca i+1
d – distância entre as estacas (normalmente 20 metros)
Obs.: Nas seções mistas, as áreas de corte e aterro são determinadas
separadamente, bem como seus respectivos volumes.
O cálculo dos volumes é apresentado em uma planilha, cujo modelo é apresentado
a seguir. Nessa planilha, as áreas e respectivos volumes de corte são classificados em 3 (três)
categorias em função da dificuldade de escavação.
Os materiais classificados como de 1.ª Categoria são aqueles facilmente escaváveis
com os equipamentos normais de escavação (motoscrapers e tratores de lâmina), como os
solos residuais maduros.
Os materiais classificados como de 2.ª Categoria são mais resistentes que os de 1.ª
Categoria, como por exemplo, os solos residuais jovens, requerendo uma operação prévia,
denominada “escarificação”, que consiste na passagem de uma espécie de arado (ripper) no
terreno para soltá-lo, antes da passagem dos equipamentos normais de escavação. Por
conseguinte, seu custo de escavação é superior à dos materiais de 1.ª Categoria.
Os materiais classificados como de 3.ª Categoria correspondem a rochas duras, que
requerem o uso sistemático de explosivos para o seu desmonte. Por isso, seu custo de
escavação é superior a todos os demais.
A classificação dos materiais a serem escavados, ainda na fase de projeto, é feita a
partir do resultado das sondagens efetuadas nos locais de corte. Já na fase de obra, a medição
dos serviços de escavação é feita a partir de uma classificação visual dos taludes
remanescentes dos cortes, além do acompanhamento das dificuldades encontradas ao longo da
sua execução.
VI-8
O preenchimento da planilha é feito estaca por estaca, sendo as Áreas determinadas
a partir do desenho das seções transversais, através de planimetria (utilização de instrumento
denominado “planímetro”) ou outro método matemático aplicável.
As colunas correspondentes ao Volume Geométrico são preenchidas pela aplicação
da fórmula acima apresentada, colocando-se o resultado na linha correspondente à segunda
estaca.
As colunas correspondentes ao Volume Geométrico Acumulado são preenchidas
meramente somando-se o volume geométrico determinado para a estaca em questão ao
volume acumulado correspondente à estaca anterior.
Para o preenchimento das colunas correspondentes aos Volumes Homogêneos
Acumulados, há que se considerar que o material escavado em um corte, que lá ocupava um
volume VTC, ao ser compactado para a execução de um aterro passa a ocupar um volume
geralmente menor, que chamaremos VTA. Nessas colunas não são considerados os materiais
classificados como de 3.ª Categoria, pois eles não são normalmente utilizados para a execução
de aterros.
A relação entre esses volumes pode ser determinada a partir do conhecimento dos
pesos específicos aparentes secos daquele material antes de ser escavado e depois de ser
compactado.
TC
SCSC
V
P
TA
SASA
V
P
Onde:
SC – peso específico aparente seco do material antes de ser escavado
PSC – peso das partículas sólidas constituintes do volume escavado no corte
VTC – volume total (volume das partículas sólidas mais o volume de vazios) do
material escavado no corte
SA – peso específico aparente seco do material depois de ser compactado
PSA – peso das partículas sólidas constituintes do volume compactado no
aterro
VTA – volume total (volume das partículas sólidas mais o volume de vazios) do
material compactado no aterro
Admitindo-se que não há perda de partículas sólidas no transporte do material,
desde o local onde foi escavado até o local onde foi compactado, pode-se dizer que Psc e Psa
são iguais. Logo:
TA
SC
SATCTASATCSC VVVV ...
VI-9
Desta forma, para se saber o volume de material a ser escavado num determinado
corte para executar um aterro de volume VTA, basta multiplicar esse volume pela relação entre
os pesos específicos aparentes secos SA e SC, denominada Fator de Conversão.
Assim, para o preenchimento das colunas “Compensação Lateral” e “Bruckner”,
todos os volumes de aterro deverão ser multiplicados pelos Fatores de Conversão
correspondentes aos locais onde serão feitas as respectivas escavações.
A coluna “Compensação Lateral” será preenchida apenas quando nas colunas
correspondentes ao Volume Geométrico existirem volumes de corte e aterro na mesma estaca,
ou seja, nas seções mistas. A Compensação Lateral é o volume escavado transportado
lateralmente para preencher o aterro contíguo. Por convenção, quando o volume compensado
lateralmente for suficiente para completar o aterro, receberá sinal positivo, e, caso contrário,
negativo.
A coluna “Bruckner” será preenchida calculando-se o volume de material
excedente (após a compensação lateral) em cada estaca e somando-se (caso o volume
excedente for de corte) ou subtraindo-se (caso o volume excedente for de aterro) ao valor que
foi determinado para a estaca anterior. Para que todos os valores dessa coluna sejam positivos,
costuma-se atribuir para a estaca zero um valor bastante alto.
Obs.: O peso específico aparente seco do material a ser escavado no corte é obtido
através do Ensaio de Densidade In Situ, utilizando-se, geralmente, o método do “Frasco de
Areia”. Já o peso específico do material depois de compactado no aterro é obtido através do
Ensaio de Compactação, efetuado em laboratório.
4. DIAGRAMA DE BRUCKNER
Com os valores da última coluna da planilha “Cálculo de Volumes” desenhar-se-á
um diagrama que auxiliará na definição da forma mais econômica de se executar a
terraplenagem de um trecho de rodovia.
Tal diagrama possui as seguintes propriedades:
1) Os trechos ascendentes correspondem a cortes e os descendentes, a aterros.
2) Um máximo da poligonal corresponde à passagem de corte para aterro, e um
mínimo, de aterro para corte.
3) Linhas horizontais (Linhas Base) que cortam o diagrama definem segmentos de
áreas que correspondem a volumes de cortes e aterros compensados.
4) O valor da área de qualquer segmento acima citado corresponde ao valor do
momento de transporte correspondente ao volume compensado.
VI-10
5) As linhas horizontais mais convenientes são aquelas que acarretarão o menor
momento global de transporte.
Obs.: Volumes de corte não compensados serão destinados a bota-foras e volumes
de aterros não compensados necessitarão de empréstimos para completar esses
aterros.
Obs.: Momento de Transporte é o produto do volume transportado do local de
escavação (corte ou empréstimo) até o local de depósito (aterro ou bota-fora) pela
distância percorrida para se efetuar esse transporte.
Pelo Diagrama de Bruckner pode-se determinar os volumes de escavação (1.ª e 2.ª
Categorias) em cada corte disponíveis para compensação longitudinal pela diferença entre as
ordenadas do ponto mínimo e do ponto máximo, correspondentes às estacas de início e fim do
corte, respectivamente 0 e 10 no caso do corte C1.
Ex.: Volume do Corte C1 disponível para fazer aterro
VC1 = 10.460.000 – 10.000.000 = 460.000 m3
Pelo Diagrama de Bruckner, podem-se determinar os volumes que devem ser
escavados (1.ª e 2.ª Categorias) para execução de um determinado aterro pela diferença entre
VI-11
as ordenadas do ponto máximo e do ponto mínimo, correspondentes às estacas de início e fim
do corte, respectivamente 23 e 28, no caso do aterro A2.
Ex.: Volume a ser escavado para executar o Aterro A2
VA2 = 10.610.000 – 10.010.000 = 600.000 m3
Confirmando a segunda propriedade do Diagrama de Bruckner, verifica-se, ainda,
que as estacas 0, 10, 16, 23, 28, 36, 45, 65 e 71, correspondentes aos máximos e mínimos da
poligonal, têm cota vermelha nula.
Ao se traçarem as Linhas Base na altura das ordenadas 10.140.000 e 10.320.000,
são definidos segmentos de áreas que correspondem a cortes e aterros compensados.
Os volumes compensados são iguais às diferenças entre as ordenadas dos pontos
máximos ou mínimos da poligonal e as ordenadas das Linhas Base, conforme abaixo:
Volume compensado entre corte C1 e aterro A1 = 10.460.000 – 10.140.000 = 320.000 m3
Volume compensado entre corte C2 e aterro A2 = 10.610.000 – 10.140.000 = 470.000 m3
Volume compensado entre corte C3 e aterro A2 = 10.140.000 – 10.010.000 = 130.000 m3
Volume compensado entre corte C3 e aterro A3 = 10.680.000 – 10.320.000 = 360.000 m3
Volume compensado entre corte C4 e aterro A4 = 10.770.000 – 10.320.000 = 450.000 m3
Não estão compensados os seguintes volumes, extraídos do Diagrama de Bruckner:
Volume não compensado do corte C1 = 10.140.000 – 10.000.000 = 140.000 m3 (VBF1)
Volume não compensado do corte C3 = 10.320.000 – 10.140.000 = 180.000 m3 (VBF2)
Volume não compensado do aterro A4 = 10.320.000 – 10.200.000 = 120.000 m3 (VE)
Os volumes de corte não compensados devem ser destinados a bota-fora e os de
aterro devem ser buscados em empréstimos.
As áreas S1, S2, S3, S4 e S5 têm os seus valores iguais aos dos momentos de
transporte dos respectivos volumes compensados.
VI-12
dV – volume infinitesimal que é transportado da estaca A para a estaca B
x – distância de transporte percorrida pelo volume dV
x = est B – est A
dM dV . x
dM – momento de transporte infinitesimal, correspondente ao volume dV
A soma de todos os momentos de transporte infinitesimais dM, correspondentes a
todos os volumes infinitesimais dV, é igual à área da superfície S, limitada pela poligonal e
pela Linha Base, que, por sua vez, é igual ao momento de transporte correspondente ao
volume V.
O Momento Global de Transporte de uma determinada distribuição de volumes é
igual à soma de todas as áreas Si, mais os momentos de transporte dos volumes não
compensados.
Admitindo-se a posição do Centro de Gravidade do Bota-fora na estaca 17, a 250
metros do lado direito do eixo, e o Empréstimo por alargamento do corte C4 com Centro de
VI-13
Gravidade na estaca média desse corte (estaca 55), a 50 metros do lado esquerdo do eixo,
conforme figura abaixo, pode-se dizer que o Momento Global de Transporte da distribuição
de volumes correspondente às Linhas Base traçadas na altura das ordenadas 10.140.000 e
10.320.000 é dado por:
MG = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + VBF1 . dBF1 + VBF2 . dBF2 + VE . dE
Onde:
dBF1 – distância do centro de gravidade do corte C1 ao do bota-fora
dBF2 – distância do centro de gravidade do corte C3 ao do bota-fora
dE – distância do centro de gravidade do empréstimo ao do aterro A4
O cálculo das distâncias percorridas ao bota-fora e ao empréstimo é feito da
seguinte forma:
Centro de gravidade do corte C1 estaca média do corte C1 estaca 5
Centro de gravidade do bota-fora estaca 17, a 250,00 m do lado direito do eixo
dBF1 = (17 + 0,00) – (5 + 0,00) + 250,00 m = 12 x 20,00 + 250,00 = 490,00 m
Centro de gravidade do corte C3 estaca média do corte C3 estaca 32
Centro de gravidade do bota-fora estaca 17, a 250,00 m do lado direito do eixo
dBF2 = (32 + 0,00) – (17 + 0,00) + 250,00 m = 15 x 20,00 + 250,00 = 550,00 m
VI-14
Centro de gravidade do aterro A4 estaca média do aterro A4 estaca 68
Centro de gravidade do empréstimo estaca 55, a 50,00 m do lado esquerdo do
eixo
dE = (68 + 0,00) – (55 + 0,00) + 50,00 m = 13 x 20,00 + 50,00 = 310,00 m
Assim:
MG = Si + 140.000 x 490,00 + 180.000 x 550,00 + 120.000 x 310,00
Se alterarmos a posição das Linhas Base, os volumes totais dos cortes e aterros não
se alteram, mas sim sua distribuição.
Por essa nova distribuição, aumentou o volume do corte C1 que vai para bota-fora.
No entanto, não há mais volume do corte C3 indo para bota-fora. O volume de empréstimo
permaneceu igual. Aumentou a quantidade de áreas Si.
Essa nova distribuição acarretará outro valor para o Momento Global de
Transporte.
Cada alteração nas Linhas Base corresponderá a um novo valor do Momento
Global de Transporte. As Linhas Base mais adequadas são aquelas que correspondem ao
menor Momento Global de Transporte, cuja distribuição de volumes acarretará uma
terraplenagem mais econômica.
A partir do Momento Global de Transporte pode-se determinar a Distância Média
Global de Transporte, que é uma referência para se verificar quanto, em média, os
equipamentos de transporte terão de se deslocar para executar a terraplenagem planejada.
EiCi
GG
VV
MDMT
Onde:
VCi – somatório dos volumes de todos os cortes
VEi – somatório dos volumes de todos os empréstimos
VI-15
Obs.: A distância de transporte é um elemento que influi na distribuição de terras,
porque não é recomendável compensar cortes e aterros situados além da distância máxima
aplicável ao veículo de que se dispõe para o transporte.
Tratores de esteira – até 50 m
Motoscrapers – até 2.000 m
Caminhões – além de 2.000 m
5. ORIENTAÇÃO DE TERRAPLENAGEM
Ao se estabelecer, através do Diagrama de Bruckner, a distribuição de volumes
mais econômica, esta deverá ser transferida para uma planilha, denominada “Orientação de
Terraplenagem”, com o objetivo de orientar ao construtor quanto escavar de cada corte ou
empréstimo e para onde levar (aterro ou bota-fora).
ORIENTAÇÃO DE TERRAPLENAGEM
Origem Distância
de
Transporte
(m)
Destino
Segmento
entre
Estacas
Volume Segmento
entre
Estacas
Finalidade 1.ª Cat. 2.ª Cat. 3.ª Cat. Total
Essa planilha será preenchida contemplando todos os volumes escavados nos
cortes e empréstimos.
Na primeira coluna, são registradas as estacas de início e fim de cada corte ou a
localização do centro de gravidade do empréstimo. Cada corte terá tantas linhas quantos forem
os destinos do material dele escavado, o mesmo ocorrendo com os empréstimos.
Nas colunas relativas a Volume serão anotados os valores obtidos a partir das
informações do Diagrama de Bruckner, sendo a divisão por categorias (1.ª e 2.ª) efetuada com
base nos dados das sondagens realizadas no trecho em questão.
VI-16
Os volumes correspondentes aos materiais de 3.ª Categoria serão obtidos
diretamente da planilha “Cálculo de Volumes”, já que eles não são incluídos no Diagrama de
Bruckner. Esses volumes são, geralmente, destinados a bota-fora.
Nas colunas relativas a Destino, serão anotadas as estacas de início e fim dos
aterros para onde irão os materiais, ou a localização do centro de gravidade do bota-fora. Na
coluna “Finalidade”, será anotado “Aterro” se este for o destino do material considerado. Caso
o material se destine a bota-fora, anota-se “Bota-fora” na coluna mencionada. Se o material
for proveniente de empréstimo, anota-se “Empréstimo” na coluna mencionada.
A coluna relativa à Distância de Transporte será preenchida com a distância entre
os centros de gravidade da origem e do destino dos materiais. No caso de cortes e aterros, o
centro de gravidade é considerado como sendo a estaca média entre o início e o fim da obra.
6. ESPECIFICAÇÕES
6.1. Serviços Preliminares (Desmatamento, Destocamento e Limpeza)
Consiste na remoção total de toda a vegetação e camada de solo orgânico
superficial. As árvores devem ser cortadas e seus tocos e raízes removidos. Nessa operação
são utilizados, normalmente, tratores de esteira e, quando necessário, moto-serras.
Nas áreas além dos “off-sets”, até uma distância de 5 metros destes, recomenda-se
uma roçada do mato e erradicação de árvores de maior porte que possam vir a oferecer risco à
operação da estrada.
Para h < 2 metros, é necessário remover a camada orgânica vegetal antes de
executar o aterro. Para h > 2 metros, não é necessário remover a camada citada, pois ela não
vai influir no comportamento do aterro, bastando cortar a vegetação rente ao chão.
6.2. Fundações do Aterro
a) Fundações Normais – quando o terreno aonde vai se apoiar o aterro tem
capacidade de suporte suficiente para resistir à carga aplicada, sem deformações significativas,
não são necessários outros trabalhos além do desmatamento e limpeza, e aqueles decorrentes
da declividade da encosta.
VI-17
0 % < i < 25 % normalmente nesses casos só são necessárias escarificação e
recompactação do terreno nas mesmas condições exigidas para o corpo do aterro, para
aumentar a aderência entre o aterro e o terreno natural.
25 % < i < 40 % devem ser executados degraus (com a lâmina do trator), de
2,5 a 3,0 metros de altura, de modo a se conseguir melhor encaixe do aterro no terreno natural.
i > 40 % será exigido projeto específico para o local, provavelmente com
uma obra de contenção.
Obs.: Convém lembrar que, em todos os casos, devem ser atentamente observadas
surgências de água, presença de pontos de baixo suporte e a configuração de talvegues no
local de assentamento do aterro, devendo se tomar as medidas de drenagem e, se for o caso,
remoção desses materiais, para perfeito posicionamento da obra.
VI-18
b) Fundações em Solos Compressíveis – quando há a ocorrência de solos de baixa
capacidade de suporte em grandes extensões. Pode-se optar pelos seguintes procedimentos:
Convivência com os recalques – quando o aterro é de pequena altura e os
recalques por adensamento são pequenos (cuidados com o abaulamento transversal da pista e
provável necessidade de recomposição do pavimento de tempos em tempos);
Remoção da camada compressível (com “drag-line”, com explosivos ou
expulsão do material compressível com o próprio peso do aterro) – possível quando a
espessura dessa camada não for muito grande (necessidade de implantação de colchão
drenante até uma altura acima do nível do lençol freático da região);
Aceleração dos recalques (sobrecargas, drenos verticais) – medidas possíveis
apenas durante a construção do aterro, havendo necessidade de se acompanhar a evolução dos
recalques para verificação da correção do projeto (tempo de espera pode ultrapassar 6 meses);
Bermas de Equilíbrio – aplicadas quando há risco de ruptura da fundação
(construção do aterro por etapas, cada uma com altura menor que a crítica).
chcrít
.4
Onde:
c – coesão da camada compressível
- peso específico do aterro
6.3. Cortes
a) Em rocha
Nos cortes em rocha, pela dificuldade em se escavar regularmente o fundo da
escavação de modo a conformar a plataforma de terraplenagem e, também, para homogeneizar
o projeto do pavimento, costuma-se elaborar o plano de detonação de modo a avançar além do
greide, preenchendo-se esse espaço com material selecionado.
VI-19
b) Em solo
Nos cortes em solo onde o material constituinte do fundo da escavação não tem
capacidade de suporte suficiente, costuma-se avançar além do greide, substituindo-se o solo
removido por material selecionado.
6.4. Bota-foras
Além dos materiais classificados como de 3.ª Categoria e aqueles excedentes da
distribuição definida pelo Diagrama de Bruckner, outros também são destinados a bota-fora,
por apresentarem características indesejáveis para a estrada.
Materiais de baixo suporte (depende do estudo do subleito);
Materiais com expansão superior a 4 %;
Materiais com Limite de Liquidez muito elevado (conservam muito tempo a
umidade).
Cuidados especiais também devem ser tomados quando do depósito de materiais
nos bota-foras, de modo a mantê-los estáveis e não causar danos ambientais.
6.5. Empréstimos
Na escavação de empréstimos, cuidados devem ser tomados para que não seja
causada uma situação de instabilidade na obra e nos terrenos vizinhos.
VI-20
6.6. Aterros
Os aterros devem ser executados em camadas que variam com o equipamento
empregado na compactação. Em média, são lançadas camadas com cerca de 30 cm de
espessura, para que, depois de compactadas, fiquem com cerca de 15 cm.
As camadas mais superiores dos aterros recebem maiores cuidados na seleção dos
materiais a serem utilizados, bem como na sua compactação, por comporem a fundação do
pavimento.
O material do corpo do aterro não poderá apresentar expansão superior a 4 % no
ensaio específico. Essa parte do aterro deverá ser compactada até atingir um Grau de
Compactação igual ou superior a 95 % do Proctor Normal, ou seja, o peso específico aparente
seco atingido no campo deverá ser igual ou superior a 95 % do peso específico seco máximo
obtido no ensaio de compactação realizado com o material a ser utilizado no aterro, efetuado
com energia de compactação correspondente ao do Proctor Normal.
O material da camada final não poderá apresentar expansão superior a 2 % no
ensaio específico. Essa parte do aterro deverá ser compactada até atingir um Grau de
Compactação igual ou superior a 100 % do Proctor Normal, ou seja, o peso específico
aparente seco atingido no campo deverá ser igual ou superior a 100 % do peso específico seco
máximo obtido no ensaio de compactação realizado com o material a ser utilizado no aterro,
efetuado com energia de compactação correspondente ao do Proctor Normal.
O aterro deverá ser compactado com teor de umidade em torno da umidade ótima
obtida no ensaio de compactação realizado com o material a ser utilizado (tolerância de
2%).
Os materiais a serem utilizados nos aterros não poderão conter matéria orgânica.
VI-21
smáx – peso específico seco máximo
hot – umidade ótima
00100xGC
Smáx
Scampo
Onde:
GC – grau de compactação
Scampo – peso específico aparente seco determinado no campo pelo Ensaio de
Densidade In Situ
Smáx – peso específico seco máximo determinado em laboratório pelo Ensaio de
Compactação
O controle tecnológico (grau de compactação e umidade) do aterro deverá ser
realizado numa freqüência que depende da camada em execução.
Corpo do aterro – a cada 1.000 m3 compactados
Camada final – a cada 200 m3 compactados
Com relação ao controle geométrico do aterro, admite-se uma tolerância nas cotas
do greide de mais ou menos 5 cm. Com relação à largura da plataforma, a tolerância é apenas
para mais 30 cm.
VII-1
CAPÍTULO VII – DRENAGEM
1. GENERALIDADES
Drenagem é o conjunto de dispositivos e providências adotados para controle e
condução das águas que possam interferir na estrada.
1.1. Efeitos Nocivos da Água
a) Alagamento (embebição do solo fino)
Redução da resistência ao cisalhamento do solo, com conseqüente perda de
suporte, o que ocasiona depressões indesejáveis ou escorregamentos de
massas dos taludes;
Variação de volume de alguns tipos de solos ditos expansivos;
Aumento do peso do solo nos taludes, o que contribui para deslizamentos
inesperados;
Produção de força ascencional devido a pressões hidrostáticas transmitidas
pela passagem dos veículos (formação de bolsões de lama no lastro de
ferrovias e ruptura do pavimento rígido de rodovias).
b) Ação Dinâmica (erosão)
Falta de apoio para a superestrutura de ferrovias, comprometendo a
estabilidade da linha;
Destruição dos taludes de cortes e aterros.
c) Diminuição da Velocidade do Fluxo de Água (assoreamento)
Entupimento das obras de drenagem pelas partículas de solo carreadas pela
água;
Soterramento da própria via, com sério perigo para o tráfego.
1.2. Medidas para Evitar os Problemas Causados pela Água
a) Para Evitar o Alagamento
Escolha da posição do traçado no terreno, de forma a não se ficar com o
greide abaixo das depressões naturais;
Dimensionamento criterioso das seções de vazão das estruturas de
drenagem superficial;
Previsão de drenagem profunda ou subterrânea nos cortes em que for
constatada a presença de lençol freático, a fim de diminuir o teor de
umidade do solo;
VII-2
Execução de drenos cegos em aterros sobre nascentes de água, para facilitar
seu escoamento;
Abaulamento da plataforma para propiciar o rápido escoamento lateral das
águas pluviais;
b) Para minimizar o Efeito da Erosão
Escoamento das águas por canais e condutos com controle de vazão, sendo
adotadas declividades coerentes com a resistência à velocidade de
escoamento do material constituinte dos canais;
Revestimento dos taludes com gramíneas e/ou leguminosas, pedra
(enrocamentos), material betuminoso, concreto projetado, etc;
A partir de determinada altura dos taludes, compartimentação destes com
banquetas;
Não se deve devolver o fluxo de água ao terreno natural vizinho da estrada,
sem que se tenha amortecido convenientemente sua velocidade;
Cuidados especiais devem ser tomados também com empréstimos e bota-
foras.
c) Medidas Contra o Assoreamento
Ação meticulosa do serviço de conservação, com limpeza constante das
sarjetas, valetas, valas e bueiros.
2. DRENAGEM SUPERFICIAL
É o conjunto de dispositivos e providências implantados para captar e/ou facilitar o
escoamento, para fora dos limites da estrada, das águas que se encontram na superfície do
terreno.
Abaulamento da plataforma (função da rugosidade do revestimento das pistas
de rolamento);
Inclinação dos acostamentos (5 %) e das banquetas (3 a 4 %);
Valetas de proteção das cristas dos cortes ou dos pés dos aterros, constituídas
por canais longitudinais que se destinam a interceptar as águas dos terrenos vizinhos que
afluam ao corpo estradal, podendo ser revestidos por grama ou concreto, conforme a
declividade;
Sarjetas, geralmente executadas em concreto, que são implantadas para
conduzir as águas nas laterais das plataformas ou nas banquetas dos taludes, levando-as para
fora da estrada;
Corta-Rios, que são valetas destinadas a afastar um curso d’água do terreno
onde será implantada a estrada;
Descidas d’Água, constituídas por estruturas especiais que conduzem as águas
das sarjetas e valetas em encostas com declividades acentuadas, de forma a não provocar
erosão;
VII-3
Bacias de Dissipação, cuja finalidade é amortecer um fluxo d’água que escoe
no regime rápido, proporcionando a perda de energia necessária para que esse fluxo passe a
escoar em regime compatível com a resistência da calha natural que irá recebê-lo;
Bacias de Captação, que são áreas construídas à montante de estruturas de
drenagem, destinadas a facilitar a entrada da água (quando se deseja captar as águas para uma
estrutura com a boca de montante enterrada, utiliza-se uma Caixa Coletora);
Sangradouros, consistindo de drenos implantados em camadas impermeáveis
do pavimento, ou mesmo do acostamento, ou em cortes de pequena altura e grande extensão;
Bueiros, Pontilhões e Pontes, que são estruturas de drenagem destinadas a dar
continuidade aos cursos d’água, perenes ou intermitentes, interceptados transversalmente pela
estrada.
VII-4
3. DRENAGEM PROFUNDA
É o conjunto de elementos instalados no interior do subleito ou dos taludes dos
cortes, destinado a interceptar o escoamento da água subterrânea e rebaixar o lençol freático
existente, de forma a evitar que a franja capilar atinja a plataforma ou que prejudique a
capacidade de suporte do subleito.
Drenos Profundos Longitudinais, que são, geralmente, valas de profundidade
mínima de 1,50 metros por 50 cm de largura, posicionadas, longitudinalmente, abaixo dos
bordos da plataforma, e afastadas do fundo das sarjetas de corte para não permitir a infiltração
de águas superficiais no dreno;
Drenos Sub-horizontais, que se constituem de furos, geralmente de 3 (três)
polegadas de diâmetro, abertos no maciço, nos quais são introduzidos tubos de PVC
perfurados (diâmetro de 2”), envoltos com tela de nylon (dupla camada) ou geotêxtil para não
entupirem, inclinados de cerca de 5º com a horizontal para facilitarem o escoamento da água.
VII-5
Drenos Profundos Transversais (“espinhas de peixe”), que são utilizados
quando os drenos Profundos longitudinais não são suficientes para rebaixar o nível do lençol
freático;
Os drenos “espinha de peixe” são inclinados de 45º a 60º em relação ao eixo,
com profundidade de 0,40 a 0,60 m, e declividade igual a da plataforma, espaçados a cada 10
a 20 metros. São ligados aos drenos profundos longitudinais e preenchidos com o mesmo
material filtrante, sendo complementados com selo de argila.
VII-6
Colchão Drenante, que consiste numa camada de material granular, colocada
para impedir que a água ascenda por capilaridade;
Drenos Cegos, que consistem em pacotes de material drenante envolvido por
geotêxtil, implantados em talvegues ou surgências de água que serão cobertos por aterro.
4. PROJETO DE DRENAGEM
4.1. Definições
a) Bacia de Contribuição – é a região do terreno, geralmente limitada pelos
divisores de água e pela própria obra em questão, que contribuirá com água para o dispositivo
de drenagem. As bacias são classificadas segundo as suas áreas de contribuição:
VII-7
Bacias Pequenas – áreas até 1,0 km2;
Bacias Médias – áreas compreendidas entre 1,0 e 10,0 km2;
Bacias Grandes – áreas superiores a 10,0 km2.
b) Intensidade de Chuva – é a velocidade de precipitação.
Ao se analisar um pluviograma obtido de um pluviógrafo, verifica-se que a
intensidade de uma precipitação é variável ao longo do intervalo de tempo considerado.
Toma-se, então, a intensidade máxima média, que é o quociente da altura pluviométrica obtida
em determinado intervalo de tempo. Têm-se assim intensidades variáveis conforme se
considerem as durações de 5, 15, 30, 60 minutos, etc.
t
Pi
Onde:
i – intensidade de chuva, em mm/h
P – altura pluviométrica, em mm
t – duração da precipitação, em h
Tais fatos permitem estabelecer relações empíricas do tipo a seguir, para diferentes
regiões, correlacionando-se a intensidade, a duração e o tempo de recorrência.
mn
r
bt
Tai
.
Onde:
i – intensidade de chuva (mm/h);
Tr – tempo de recorrência (anos);
t – duração da precipitação (min);
a, b, m, n – parâmetros locais.
A partir dessa expressão, pode ser traçada uma curva intensidade x tempo de
duração x tempo de recorrência.
VII-8
Obs.: Geralmente, considera-se o tempo de duração da chuva igual ao tempo de
concentração da bacia para um determinado tempo de recorrência. Com efeito, da
conformidade do conceito teórico de tempo de concentração de uma bacia, para
uma chuva de determinada intensidade, a máxima contribuição ocorrerá no instante
em que a última porção de água precipitada que se escoa atinge a seção em estudo.
Portanto, contando o tempo desde o início da precipitação, ter-se-á a máxima
contribuição da bacia no instante em que se chegar ao tempo de concentração, para
a intensidade considerada,
Do estudo das precipitações constatam-se os seguintes princípios:
A intensidade máxima média decresce com o tempo de duração da
precipitação.
As precipitações são tanto mais raras quanto mais intensas.
c) Tempo de Recorrência – é uma grandeza estatística que indica o intervalo de
tempo em que uma chuva de determinada intensidade será igualada ou ultrapassada (expresso
em anos).
O tempo de recorrência a ser adotado depende da importância do dispositivo de
drenagem que está sendo dimensionado.
Sarjetas e valetas: 5 a 20 anos
Bueiros: 20 a 50 anos
Bueiros especiais, pontilhões e pontes: 30 a 100 anos
d) Tempo de Concentração – é o tempo decorrido entre o início da precipitação e
o instante em que toda a bacia estiver contribuindo para a seção em estudo, supondo que a
precipitação ocorra com intensidade constante ao longo de toda a área da bacia.
VII-9
O tempo de concentração de uma bacia hidrográfica pode ser dado pela Fórmula de
George Ribeiro, cuja expressão é a seguinte:
04,0.100..2,005,1
.16
Ip
Ltc
Onde:
tc – tempo de concentração (min);
L – extensão do talvegue (km);
p – porcentagem da bacia coberta por vegetação (%);
I – declividade média do talvegue (m/m);
e) Coeficiente de Escoamento ou de Deflúvio (Run-Off) – é a relação entre o
volume de água escoado superficialmente e o precipitado. Seu valor depende do tipo de solo,
da cobertura vegetal e da declividade média da bacia.
COEFICIENTE DE ESCOAMENTO – RUN-OFF
Cobertura Vegetal
Valores de C
Declividade D
Forte
(D>12%)
Alta
(12%>D>5%)
Média
(5%>D>2%)
Suave
(2%>D>0%)
Sem vegetação 0,85 – 0,95 0,75 – 0,50 0,95 – 0,40 0,95 – 0,35
Campo natural (vegetação baixa) 0,70 – 0,50 0,60 – 0,40 0,50 – 0,30 0,45 – 0,25
Arbusto cerrado (vegetação média) 0,65 – 0,45 0,55 – 0,40 0,45 – 0,30 0,40 – 0,25
Mata (vegetação densa) 0,60 – 0,40 0,50 – 0,35 0,40 – 0,25 0,35 – 0,20
Cultivado, lavoura (não em curva de
nível) - 0,40 – 0,35 0,35 – 0,25 0,30 – 0,20
COEFICIENTE DE ESCOAMENTO – RUN-OFF
Discriminação C
Revestimento de concreto de cimento Portland 0,70 a 0,90
Revestimento betuminoso 0,80 a 0,95
Revestimento primário 0,40 a 0,60
Solos sem revestimento com baixa permeabilidade 0,40 a 0,65
Solos sem revestimento com permeabilidade moderada 0,10 a 0,30
Taludes gramados 0,50 a 0,70
Prados e campinas 0,10 a 0,40
Áreas florestais 0,10 a 0,25
Terrenos cultivados em zonas altas 0,15 a 0,40
Terrenos cultivados em vales 0,10 a 0,30
4.2. Dimensionamento de Estruturas de Drenagem
a) Fase Hidrológica
Nessa fase é determinada a Vazão de Contribuição, ou seja, a vazão para a qual
será dimensionado o dispositivo de drenagem. Essa vazão pode ser determinada por fórmulas
empíricas (Iszkowski, Burkli-Ziegler, Talbot), métodos estatísticos, métodos
VII-10
hidrometeorológicos, Método do Hidrograma Triangular Unitário, ou pelo Método Racional
(para pequenas e médias bacias).
Método Racional:
Pequenas Bacias (até 1,0 km2)
AiCQproj ...278,0
Onde:
Qproj – descarga de projeto, em m3/s;
0,278 – fator de conversão de unidades;
C – coeficiente de escoamento, adimensional;
i – intensidade média da precipitação sobre toda a área drenada, em mm/h;
A – área da bacia de contribuição, em km2
Bacias Médias (de 1,0 a 10,0 km2)
9,0...278,0 AiCQproj
b) Fase Hidráulica
Nessa fase é feita a escolha da seção de vazão da estrutura de drenagem,
verificando sua adequação.
Para dispositivos de drenagem em forma de canal, a velocidade de fluxo é dada
pela Fórmula de Manning:
n
IRV H
2/13/2 .
Onde:
V – velocidade do fluxo de água, em m/s;
RH – raio hidráulico, em m;
I – declividade média do canal, em m/m;
n – rugosidade das paredes do canal (Coeficiente de Manning)
P
SRH
P – perímetro molhado
VII-11
COEFICIENTE DE MANNING
Superfície n
Madeira bem aplainada 0,009
Concreto acabado 0,012
Tubo de cerâmica vitrificada e de concreto, alvenaria de tijolos média e madeira não
aplainada 0,015
Concreto rugoso, alvenaria de qualidade inferior, boa alvenaria de pedra tosca 0,017
Terra nua, pedra tosca 0,021
Leivas e ervas 0,025
Para dispositivos de drenagem em forma de canal, a vazão admissível será dada
pela Fórmula de Manning associada à equação da continuidade da hidráulica dada por:
SVQ .
VELOCIDADE MÁXIMA PERMITIDA DA ÁGUA
Cobertura Superficial V (m/s)
Grama comum firmemente implantada 1,50 a 1,80
Tufos de grama com solo exposto 0,60 a 1,20
Argila 0,80 a 1,30
Argila coloidal 1,30 a 1,80
Lodo 0,35 a 0,85
Areia fina 0,30 a 0,40
Areia média 0,35 a 0,45
Cascalho fino 0,50 a 0,80
Silte 0,70 a 1,20
Alvenaria de tijolos 2,50
Concreto de cimento Portland 4,50
Aglomerados resistentes 2,00
Revestimento betuminoso 3,00 a 4,00
n
IRSQ H
adm
2/13/2 ..
Onde:
S – área da seção molhada do canal, em m2;
V – velocidade do fluxo d’água;
Qadm – vazão admissível do canal, em m3/s.
Roteiro para Dimensionamento de Canais (sarjetas, canaletas, valetas, etc.):
Fixar o tipo de seção a ser adotada (projetos já existentes);
Determinar a declividade média do canal;
Fixar a velocidade máxima admissível, tendo em vista o revestimento
escolhido e, conseqüentemente, o coeficiente de rugosidade;
Determinar o bordo livre (folga) do canal, que é a distância vertical do topo
do canal à superfície da água na condição de projeto, como segurança ao
VII-12
transbordamento, de acordo com as indicações abaixo (canais revestidos).
Outro critério é o de se adotar 10 % da altura do canal;
BORDO LIVRE
Vazão (m3/s) f (cm)
Até 0,25 10
0,25 a 0,56 13
0,56 a 0,84 14
0,84 a 1,40 15
1,40 a 2,80 18
Acima de 2,80 20
Estabelecer as dimensões da seção de vazão e calcular os respectivos
elementos hidráulicos da seção (perímetro molhado, área molhada e raio
hidráulico), determinando-se a velocidade e a vazão admissível do canal;
Comparar a vazão admissível com a de projeto. O canal adequado deverá
apresentar Qadm > Qproj;
Verificar se a velocidade de escoamento é compatível com a resistência à
erosão do material constituinte do canal. O revestimento adequado deverá
apresentar Vadm > V.
c) Fase Estrutural
Nessa fase é feito o dimensionamento estrutural do dispositivo de drenagem,
principalmente daqueles sujeitos a esforços decorrentes da passagem de veículos ou que vão
suportar empuxos de terra ou de água.
5. BUEIROS
5.1. Objetivo e Características
Os bueiros de uma estrada são galerias executadas cruzando o eixo da via, com o
objetivo de possibilitar o escoamento das águas de montante para jusante da obra. São
compostos por bocas e corpo.
VII-13
Corpo é a parte situada sob a plataforma dos cortes ou aterros (bueiros de greide) e
sob os corpos dos aterros (bueiros de grota). As bocas constituem os arremates, à montante e à
jusante, e são compostas de soleira, muro de testa e alas.
No caso do nível de entrada d’água na boca de montante estar situado abaixo da
superfície do terreno natural, a referida boca deverá ser substituída por uma caixa coletora.
5.2. Classificação
a) Quanto à Forma da Seção
Tubulares – seção circular;
Celulares – seção retangular ou quadrada;
Especiais – seção diferente das anteriores
Obs.: Os bueiros metálicos corrugados (tipo ARMCO) apresentam uma gama
maior de formas e dimensões, entre elas: circular, lenticular, elíptica e arcos
semicirculares ou compostos, onde a curva da abóbada não obedece a apenas
um raio de curvatura.
VII-14
b) Quanto à Esconsidade
A esconsidade é definida pelo ângulo formado entre o eixo longitudinal do
bueiro e a normal ao eixo longitudinal da rodovia. A esconsidade é à direita, se a normal ao
eixo da rodovia estiver à direita do eixo longitudinal do bueiro, e à esquerda, caso contrário.
Normais – eixo longitudinal do bueiro coincide com a normal ao eixo da
rodovia;
Esconsos – eixo longitudinal do bueiro faz um ângulo diferente de zero
com a normal ao eixo da rodovia.
c) Quanto ao Número de Linhas
Simples – apenas uma linha de tubos, células, etc.;
Duplos – duas linhas;
Triplos – três linhas.
Nomenclatura:
- BSTC – bueiro simples tubular de concreto;
- BDTC – bueiro duplo tubular de concreto;
- BTTC – bueiro triplo tubular de concreto;
- BSCC – bueiro simples celular de concreto;
- BDCC – bueiro duplo celular de concreto;
- BTCC – bueiro triplo celular de concreto.
VII-15
d) Quanto ao Material
Concreto Simples;
Concreto Armado;
Chapa Metálica Corrugada.
5.3. Projeto do Bueiro
a) Levantamento Topográfico
O projeto é precedido de um levantamento topográfico adequado, com curvas de
nível de metro em metro. Sobre a planta resultante deverá ser projetado o bueiro.
b) Pesquisa de Declividade e Estudos Geotécnicos
Ao ser escolhida a posição mais recomendável para o bueiro, deve ser levada em
conta a condição de que, normalmente, a declividade de seu corpo deve variar entre 0,4 e 5 %.
Quando essa declividade for superior a 5 %, o bueiro deve ser projetado em degraus e ter o
berço com dentes de fixação no terreno.
VII-16
Quando a velocidade da boca de jusante for superior à recomendada para a
natureza do terreno natural existente, devem ser previstas bacias de amortecimento.
c) Fundações
Os estudos geotécnicos devem ser feitos através de sondagens, se necessário, para
avaliação da capacidade de suporte do terreno natural, principalmente nos casos de aterros
altos e nos locais de presumível presença de solos compressíveis.
Os bueiros tubulares de concreto podem, quanto às fundações, ter soluções mais
simples, com assentamento direto no terreno natural (apenas com uma ligeira acomodação
cilíndrica) ou em valas de altura média igual ao seu diâmetro. Pode ser necessária uma base de
concreto magro, para uma melhor adaptação ao terreno natural.
5.4. Dimensionamento
Em termos hidráulicos, os bueiros podem ser dimensionados como canais,
vertedouros ou orifícios, sendo a escolha da forma de dimensionamento dependente do bueiro
poder ou não trabalhar com carga hidráulica à montante (função do tempo de recorrência,
classe da rodovia e sua repercussão econômica).
VII-17
Essa decisão é tomada pelo projetista, levando em consideração a possibilidade de
essa sobrecarga afetar a segurança do corpo estradal devido à altura do greide, ou de provocar
inundações à montante. Nesse caso, o bueiro deverá trabalhar como canal, sem carga
hidráulica.
Por outro lado, caso a elevação do nível d’água à montante não traga nenhum risco
ao corpo estradal ou a terceiros, o bueiro pode ser dimensionado como orifício, respeitando-
se, evidentemente, a cota do nível d’água máximo à montante.
Além desses procedimentos, o bueiro pode ser dimensionado utilizando-se o
método alternativo constante na Circular n.º 5 do “Bureau of Public Roads – USA” que,
baseado em ensaios de laboratório e observações de campo, desenvolveu uma nova
metodologia para o dimensionamento de bueiros, com ou sem carga hidráulica, apoiado na
pesquisa da posição do nível d’água à montante e à jusante da obra.
Segundo essa Circular, os bueiros são divididos, quanto ao fluxo, em dois tipos,
abaixo especificados.
a) Com Controle de Entrada
Controle de entrada significa que a capacidade de descarga do bueiro é controlada
em sua entrada, pela profundidade da água represada à montante (Hw), pela geometria da boca
de entrada e pela seção transversal do conduto.
As relações represamento/altura ou diâmetro do bueiro (Hw / D), para os bueiros
com controle de entrada, foram obtidas através de pesquisas em modelos nos laboratórios, e
verificadas, em alguns casos, com protótipos.
Essas pesquisas foram analisadas e serviram de base para a confecção de
nomogramas que permitem determinar a capacidade dos bueiros com controle de entrada. Eles
dão a altura da água represada (Hw), que é o elemento que deve limitar a capacidade da obra.
Em outras palavras, o bueiro com controle de entrada deve ter seção transversal mínima e
condições de boca que lhe permita escoar a vazão desejada com o máximo de represamento
adotado para projeto.
b) Com Controle de Saída
Se o escoamento à montante é influenciado pelas condições de escoamento à
jusante, diz-se que deve ser realizado o dimensionamento com controle de saída. Essa situação
ocorre quando o nível d’água de jusante tem pequena diferença para o nível d’água de
VII-18
montante ou quando as perdas no interior do conduto conduzem a um escoamento no regime
lento, com tirante superior ao tirante crítico. Não será abordado aqui esse tipo de
dimensionamento.
5.5. Roteiro para Dimensionamento
a) Cálculo da Vazão de Projeto
Para pequenas e médias bacias pode-se adotar o Método Racional:
Pequenas Bacias (até 1,0 km2)
AiCQproj ...278,0
Onde:
Qproj – descarga de projeto, em m3/s;
0,278 – fator de conversão de unidades;
C – coeficiente de escoamento, adimensional;
i – intensidade média da precipitação sobre toda a área drenada, em mm/h;
A – área da bacia de contribuição, em km2
Bacias Médias (de 1,0 a 10,0 km2)
9,0...278,0 AiCQproj
b) Escolha do Bueiro
Tomam-se as Tabelas “Vazão, Velocidade e Declividade Crítica de Bueiros
Tubulares e Celulares de Concreto como Canal”.
Escolher o bueiro cuja vazão crítica seja imediatamente superior à Vazão
de Projeto (Qproj);
Determinar a declividade crítica correspondente através da tabela (Icrít);
Comparar a declividade crítica com a declividade do bueiro:
L
JMI
cotcot
Onde:
I – declividade do bueiro (m/m);
cot M – cota da soleira da boca de montante (m);
cot J – cota da soleira da boca de jusante (m);
L – comprimento do bueiro em planta (m).
A declividade do bueiro deve ser maior ou igual à declividade crítica para o
escoamento se dar no regime rápido ou crítico, para o bueiro funcionando como canal.
VII-19
VAZÃO, VELOCIDADE E DECLIVIDADE CRÍTICA DE BUEIROS
TUBULARES DE CONCRETO TRABALHANDO COMO CANAL
TIPO DIÂMETRO
(m)
ÁREA
MOLHADA
CRÍTICA
(m2)
VAZÃO
CRÍTICA
(m3/s)
VELOCIDADE
CRÍTICA
(m/s)
DECLIVIDADE
CRÍTICA
(%)
BSTC 0,60 0,22 0,43 1,98 0,88
BSTC 0,80 0,39 0,88 2,29 0,80
BSTC 1,00 0,60 1,53 2,56 0,74
BSTC 1,20 0,87 2,42 2,80 0,70
BSTC 1,50 1,35 4,22 3,14 0,65
BDTC 1,00 1,20 3,07 2,56 0,74
BDTC 1,20 1,73 4,84 2,80 0,70
BDTC 1,50 2,71 8,45 3,14 0,65
BTTC 1,00 1,81 4,60 2,56 0,74
BTTC 1,20 2,60 7,26 2,80 0,70
BTTC 1,50 4,06 12,67 3,14 0,65
VAZÃO, VELOCIDADE E DECLIVIDADE CRÍTICA DE BUEIROS
CELULARES DE CONCRETO TRABALHANDO COMO CANAL
TIPO
BASE
x
ALTURA
(m x m)
ÁREA
MOLHADA
CRÍTICA
(m2)
VAZÃO
CRÍTICA
(m3/s)
VELOCIDADE
CRÍTICA
(m/s)
DECLIVIDADE
CRÍTICA
(%)
BSCC 1,0 x 1,0 0,67 1,71 2,56 0,78
BSCC 1,5 x 1,5 1,50 4,70 3,14 0,68
BSCC 2,0 x 1,5 2,00 6,26 3,14 0,56
BSCC 2,0 x 2,0 2,67 9,64 3,62 0,62
BSCC 2,0 x 2,5 3,33 13,48 4,05 0,69
BSCC 2,0 x 3,0 4,00 17,72 4,43 0,76
BSCC 2,5 x 2,5 4,17 16,85 4,05 0,58
BSCC 3,0 x 1,5 3,00 9,40 3,14 0,44
BSCC 3,0 x 2,0 4,00 14,47 3,62 0,47
BSCC 3,0 x 2,5 5,00 20,22 4,05 0,51
BSCC 3,0 x 3,0 6,00 26,58 4,43 0,54
BDCC 2,0 x 1,5 4,00 12,53 3,14 0,56
BDCC 2,0 x 2,0 5,33 19,29 3,62 0,62
BDCC 2,0 x 2,5 6,67 26,96 4,05 0,69
BDCC 2,0 x 3,0 8,00 35,44 4,43 0,76
BDCC 2,5 x 2,5 8,33 33,70 4,05 0,58
BDCC 3,0 x 1,5 6,00 17,79 3,14 0,44
BDCC 3,0 x 2,0 8,00 28,93 3,62 0,47
BDCC 3,0 x 2,5 10,00 40,44 4,05 0,51
BDCC 3,0 x 3,0 12,00 53,16 4,43 0,54
BTCC 2,0 x 2,0 8,00 28,93 3,62 0,62
BTCC 2,0 x 2,5 10,00 40,44 4,05 0,69
BTCC 2,5 x 2,5 12,50 50,55 4,05 0,58
BTCC 3,0 x 2,0 12,00 43,40 3,62 0,47
BTCC 3,0 x 2,5 15,00 60,66 4,05 0,51
BTCC 3,0 x 3,0 18,00 79,73 4,43 0,54
VII-20
c) Verificação da Velocidade
Dado que se conhece a declividade do bueiro (I) e sua seção, deve-se verificar se
aquela não provocará erosão do material constituinte do bueiro, que no caso do concreto é
igual a 4,5 m/s. Caso a velocidade seja superior, dever-se-á reposicionar o bueiro, diminuindo-
se sua declividade, ou mudar o tipo de material constituinte deste ou mesmo sua geometria.
Em alguns casos, poder-se-á especificar um aumento da espessura da estrutura de concreto do
bueiro para compensar a erosão provocada pela água.
smn
IRV H /5,4
. 2/13/2
d) Verificação do Controle de Entrada
Tomam-se os Nomogramas “Profundidade da Carga Hidráulica à Montante para
Bueiros de Tubo de Concreto ou em Célula de Concreto com Controle de Entrada”, utilizados
como indicado abaixo.
Bueiros Tubulares (D – diâmetro do bueiro)
Bueiros Celulares (D e B – altura e largura do bueiro)
VII-23
e) Verificação da Sobrecarga
A sobrecarga na boca de montante não pode ser superior a 1,0 metro.
Hw – D < 1,0 m
6. PONTILHÕES E PONTES
Os pontilhões e as pontes são obras utilizadas para transposição de talvegues nos
casos em que, por imposição da descarga de projeto ou do greide projetado, não possam ser
construídos bueiros.
6.1. Determinação do Comprimento Mínimo do Pontilhão ou da Ponte
NMC – Nível Máximo de Cheia
t – Tirante
hmáx – Altura da lâmina d’água máxima para a chuva selecionada
Lmín – Comprimento mínimo da ponte
a) Determinação da Descarga de Projeto
É obtida pelos estudos hidrológicos, levando em conta o tempo de recorrência
adotado e os métodos de cálculo recomendados para o caso, de preferência os estatísticos,
sempre que possível.
b) Determinação da Declividade Média do Leito do Rio
É obtida dividindo-se a diferença de cotas entre dois pontos e a distância entre eles.
Esses pontos devem estar distantes, no mínimo, de 200 metros, sendo um à montante e outro à
jusante do eixo da rodovia, do qual devem distar 100 metros cada um.
c) Levantamento das Seções Normais ao Curso do Rio
Deve ser feito no local da travessia pelo eixo da rodovia, à montante e à jusante.
VII-24
d) Fixação do Coeficiente de Manning
Feita após inspeção local para observar o tipo de material constituinte das margens
do rio, examinando-se, em seguida, uma tabela própria.
e) Determinação da Cota Máxima de Cheia
Para cada valor da altura da lâmina d’água “h”, haverá uma Área Molhada (S), um
Perímetro Molhado (P) e, em conseqüência, um Raio Hidráulico (RH) e uma Vazão (Q).
n
IRSQ H
2/13/2 ..
Para qualquer valor de “h”, portanto, ter-se-á:
2/1
3/2 ..
I
nQRS H
Como a Área Molhada e o Perímetro Molhado da seção são função de “h”, pode-se
traçar um gráfico h x S.RH2/3
.
tgtg
hhaSh
tg
ha
tg
ha
S11
.2
..2
2
sensenhaP
sen
ha
sen
hP
11.
f) Determinação do Comprimento Mínimo
Admitindo-se que a seção do rio atravessado é trapezoidal, tem-se que:
tgtgthaL máxmín
11.
VII-25
O valor do tirante “t” é normalmente tomado igual a 2,0 metros.
Exercícios:
1. Na elaboração de um projeto de uma rodovia, ficou sob a sua responsabilidade o
dimensionamento hidráulico da drenagem superficial. As características de um trecho em
corte, que começa na estaca 96 + 5,00 e termina na estaca 101 + 5,00, são dadas no quadro
abaixo:
Cota do greide na estaca 96 + 5,00: 23,10 m;
Cota do greide na estaca 101 + 5,00: 24,10 m;
Largura da pista, incluindo acostamento: 13,00 m;
Revestimento da pista: concreto asfáltico;
Taludes revestidos com grama, com inclinação de 1:1 (H:V);
Área de contribuição de cada lado do corte: 0,001 km2;
;
Sarjetas e valetas revestidas de concreto;
Declividade das sarjetas igual a do greide da estrada;
Tempo de Concentração inferior a 5 min.
VII-26
Para o cálculo da vazão de projeto de cada sarjeta, deve-se adotar o Método
Racional, que considera uma chuva com tempo de duração igual ao tempo de concentração da
bacia, para um determinado tempo de recorrência. O tempo de concentração mínimo adotado
para este caso é de 5 minutos e o tempo de recorrência, de 10 anos. Para a região do projeto,
os estudos hidrológicos apresentaram os seguintes valores de intensidade de precipitação em
função da duração da chuva:
Sabendo que o coeficiente de escoamento para revestimento com grama é de 0,6 e
para revestimento com concreto asfáltico é 0,9, e adotando-se o coeficiente de rugosidade do
concreto das sarjetas igual a 0,017, determine:
a) se as saídas das sarjetas do corte deverão ficar próximas da estaca 96 ou da
estaca 101 e justifique;
b) se a descarga de dimensionamento de cada sarjeta será superior a 0,07 m3/s,
justificando numericamente;
c) se uma canaleta de seção quadrada de 0,70 x 0,70 cm, com uma folga de 10%
da sua altura, é capaz de escoar essa descarga de projeto;
VII-27
d) o reflexo na descarga de dimensionamento de cada sarjeta se o tempo de
concentração aumentar para 10 minutos;
e) a influência na altura de água no interior da sarjeta diminuindo-se sua
declividade, considerando a geometria da sarjeta constante e o tempo de
concentração inalterado.
Solução:
a) Cota na estaca 96 + 5,00: 23,10 m
Cota na estaca 101 + 5,00: 24,10 m
Logo, como a saída da sarjeta deve ficar junto ao ponto mais baixo, isto
ocorrerá próximo à estaca 96.
b) Como os revestimentos do talude do corte e do pavimento são diferentes, deve-
se considerar que a bacia de contribuição da sarjeta do lado esquerdo, que será considerada
igual à do lado direito, será dividida em duas, conforme indicado abaixo:
O valor de A1 é igual a 0,001 km2 (dado do problema), e o de A2 será obtido
lembrando que o corte começa na estaca 96 + 5,00 e termina na estaca 101 + 5,00, tendo,
portanto, 5 estacas de comprimento, ou seja, 100 m.
A2 = 100 x 6,5 = 650 m2 = 0,00065 km
2
VII-28
A intensidade de chuva a ser adotada é obtida do gráfico, para uma duração de
5 minutos e um tempo de recorrência de 10 anos. Logo, i = 150 mm/h.
smxxxxQproj /049,0150001,06,000065,09,0278,0 3
smQproj /07,0 3
c) A vazão admissível de uma canaleta de 0,70 x 0,70 cm, com folga de 10% de
sua altura, é dada pela fórmula:
n
IRSQ H
adm
2/13/2 ..
2441,070,063,0 mxS
mxP 96,170,063,02
mRH 225,096,1
441,0
L
JMI
cotcot
mL 00,10000,0500,59600,5101
mmI /01,0100
10,2310,24
OKsmsmxx
Qadm /049,0/955,0017,0
01,0225,0441,0 332/13/2
VII-29
d) Se tc = 10 minutos, a duração da chuva passará a este valor e a intensidade de
chuva, para o mesmo Tr = 10 anos, será 120 mm/h. Logo a descarga de projeto reduzirá para:
smxxxxQproj /040,0120001,06,000065,09,0278,0 3
e) Se a declividade I diminui, a velocidade diminui, pois o desnível entre as
extremidades da sarjeta diminui, reduzindo a diferença de potencial hidráulico e,
conseqüentemente, a velocidade da água.
Se a velocidade diminui, para manter a mesma vazão no interior do dispositivo
de drenagem, a área molhada aumenta, já que:
VSQ .
Como a geometria da seção é constante, a altura da água no interior da sarjeta
irá aumentar.
2. Deve ser projetado um bueiro, com declividade de 0,7%, para assegurar o
escoamento das águas superficiais de uma bacia de zona rural de 110 ha de área e coeficiente
de escoamento igual a 0,35 e tempo de concentração igual a 15 minutos. Sabendo que a
intensidade de chuva na região é dada pela fórmula abaixo, e que o tempo de concentração da
bacia em questão é de 30 minutos, pede-se dimensionar o bueiro funcionando como canal para
um tempo de recorrência de 15 anos, e como orifício, para um tempo de recorrência de 25
anos.
15,1
217,0
26
.950.5
c
r
t
Ti
Solução:
A = 110 ha = 1,10 km2 (1km
2 = 100 ha)
I = 0,7% = 0,007 m/m
Para um tempo de recorrência de 15 anos:
hmm
xi /55,104
2630
15950.515,1
217,0
Para área da bacia entre 1 e 10 km2:
9,0...278,0 AiCQproj
smxxxQproj /08,111,155,10435,0278,0 39,0
1.ª Tentativa:
Da Tabela “Vazão, Velocidade e Declividade Crítica de Bueiros Tubulares de
Concreto Trabalhando como Canal”, pode-se escolher o bueiro BTTC Φ = 1,5 m, que tem
VII-30
uma vazão crítica igual a 12,67 m3/s e uma declividade crítica igual a 0,65%, menor que os
0,7% previstos para o bueiro, caracterizando um escoamento rápido.
Controle de Entrada:
Diâmetro do bueiro: 1,5 m
Vazão: 11,08 / 3 = 3,69 (bueiro triplo tem 3 galerias)
Admitindo seção quadrada com testa para a entrada do bueiro: Hw / D = 1,02
Logo Hw > D, indicando que o bueiro não está funcionando como canal.
2.ª Tentativa:
Da Tabela “Vazão, Velocidade e Declividade Crítica de Bueiros Celulares de
Concreto Trabalhando como Canal”, pode-se escolher o bueiro BSCC 2,0 x 2,5 m, que tem
uma vazão crítica igual a 13,48 m3/s e uma declividade crítica igual a 0,69%, menor que os
0,7% previstos para o bueiro, caracterizando um escoamento rápido.
Controle de Entrada:
Altura do bueiro: 2,5 m
Relação entre a vazão e a largura: 11,08 / 2,0 = 5,54
Admitindo um alargamento do muro da ala de 30º a 75º: Hw / D = 0,88
(Nomograma)
Logo Hw = 0,88 x 2,5 = 2,20 m
Verificação da velocidade: smn
IRV H /5,4
. 2/13/2
S = 2,0 x 2,2 = 4,4 m2
P = 2 x 2,2 + 2,0 = 6,4 m
RH = 4,4 / 6,4 = 0,688 m
inadequadosmsmx
V /5,4/32,5012,0
007,0668,0 2/13/2
Sugere-se especificar uma espessura maior das paredes piso e teto do bueiro, para
compensar a erosão provocada pela água.
VII-31
Verificação para chuva com Tr = 25 anos
hmm
xi /80,116
2630
25950.515,1
217,0
smxxxQproj /38,121,180,11635,0278,0 39,0
Altura do bueiro: 2,5 m
Relação entre a vazão e a largura: 12,38 / 2,0 = 6,19
Admitindo um alargamento do muro da ala de 30º a 75º: Hw / D = 0,97 < 1,0
Assim, o bueiro continuou funcionando como canal.
Logo Hw = 0,97 x 2,5 = 2,43 m
S = 2,0 x 2,43 = 4,86 m
2
P = 2,0 + 2 x 2,43 = 6,86 m
RH = 4,86 / 6,86 = 0,71 m
smsmx
V /5,4/54,5012,0
007,071,0 2/13/2
A espessura do concreto deve ser maior.
3. Calcular a altura da lâmina d’água correspondente ao nível máximo de cheia e o
comprimento mínimo de uma ponte que deverá cruzar um canal de largura de fundo igual a 15
metros, tem margens retas formando ângulo de 45º com a horizontal, declividade média de
0,05% e coeficiente de rugosidade igual a 0,03. Admita uma vazão de projeto igual a 200
m3/s.
Solução:
O problema pode ser representado pela figura a seguir.
VII-32
2/1
3/2.
.I
nQRS
proj
H
33,268.0005,0
03,0200. 3/2
2/1
3/2 HH RSx
RS
tgtg
hhaS
11.
2.
2
22
.1545
1
45
1.
2.15 hhS
tgtg
hhS
oo
sensenhaP
11.
hPsensen
hPoo
.83,21545
1
45
1.15
h (m) S (m2) P (m) RH (m) S.RH
2/3
1,0 16,0 17,83 0,90 14,91
2,0 34,0 20,66 1,65 47,55
3,0 54,0 23,49 2,30 94,35
4,0 76,0 26,32 2,89 154,74
5,0 100,0 29,15 3,43 228,37
6,0 126,0 31,98 3,94 315,75
Traçando um gráfico S.RH2/3
x h, tem-se:
VII-33
Logo, a altura da lâmina d’água correspondente ao nível máximo de cheia é igual a
5,55 metros.
O comprimento mínimo da ponte será dado por:
tgtgthaL máxmín
11.
mLtgtg
L mínoomín 10,3045
1
45
1.00,255,500,15
VIII-1
CAPÍTULO VIII – PAVIMENTAÇÃO
1. GENERALIDADES
A infraestrutura das estradas é constituída pela terraplenagem e todas as obras
necessárias à constituição e proteção da sua superfície final, denominada “leito” ou
“plataforma”, tais como sistemas de drenagem superficial e profunda, obras de contenção e
proteção vegetal.
Chamamos de “superestrutura” de uma estrada à estrutura construída em cima da
plataforma de terraplenagem, e sobre a qual transitarão os veículos. Sua finalidade principal é
proporcionar segurança e/ou comodidade aos usuários, devendo ser dimensionada de acordo
com a intensidade do tráfego e com a magnitude das cargas passantes.
Tal estrutura será, certamente, objeto de reparos em função do desgaste produzido
pelas rodas dos veículos ou mesmo pelas intempéries, podendo ser renovada ao final de sua
vida útil ou até substituída em seus principais constituintes, quando assim o exigir o aumento
do fluxo ou o peso dos veículos circulantes.
A superestrutura de uma rodovia é, geralmente, denominada “pavimento”, sendo
destinada a:
- resistir e distribuir ao subleito esforços verticais oriundos do tráfego;
- melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e à segurança;
- resistir aos esforços horizontais (desgaste) tornando mais durável a superfície de
rolamento.
Pavimentar uma estrada significa:
- proporcionar mais facilidade, segurança e conforto para o tráfego (menos perda
de energia do motorista, e consequente aumento de sua eficiência);
- redução do tempo de percurso, com consequente aumento da capacidade de
transporte;
- redução do consumo de combustível, lubrificantes, peças e pneumáticos.
Se a estrada não é pavimentada:
- em face do desgaste irregular da chapa de rolamento, formam-se ondulações na
superfície, do que decorrem trepidação e choques que provocam maior desgaste,
perda de energia e menor duração do veículo;
- quando chove, a pista provoca deslizamentos, que não só afetam a segurança do
tráfego, como provocam um maior desgaste dos pneus e um esforço excessivo e
improdutivo do motor;
- no verão a poeira prejudica a lubrificação e aumenta o desgaste do veículo,
servindo como esmeril entre as peças metálicas em contato.
A seguir são apresentadas as principais definições referentes a um pavimento.
VIII-2
Obs.: Para melhor compreender as definições das camadas que compõem um
pavimento, é preciso considerar que a distribuição dos esforços através dele deve ser tal que,
ao chegarem à fundação (subleito), as pressões exercidas sejam compatíveis com a capacidade
de suporte desse subleito. A pressão aplicada é reduzida com a profundidade, de tal sorte que
as camadas superiores estão submetidas a maiores pressões, exigindo materiais de maior
qualidade.
a) Subleito
É o terreno de fundação do pavimento. Para a mesma carga aplicada, a espessura
do pavimento será tanto maior quanto piores forem as condições do material do subleito.
b) Leito
É a superfície obtida pela terraplenagem ou obra de arte e conformada ao seu
greide e seção transversal.
c) Regularização
É a operação destinada a conformar o leito da estrada, transversal e
longitudinalmente. Deve ser executada sempre em aterro, evitando-se que sejam executados
cortes difíceis no material de “casca” já compactado pelo tráfego.
Obs.: A regularização deve dar à superfície as características geométricas
(inclinação transversal) do pavimento acabado.
d) Reforço do Subleito
É uma camada de espessura constante transversalmente, construída, se necessário,
em cima da regularização, com características técnicas inferiores ao material usado na camada
que lhe for superior, porém superiores às do material do subleito. É desnecessária quando há
seleção de materiais da terraplenagem.
VIII-3
e) Sub-Base
É a camada complementar à base, executada quando, por circunstâncias técnico-
econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre o leito regularizado ou
sobre o reforço.
f) Base
É a camada destinada a suportar os esforços oriundos do tráfego e distribuí-los, e
sobre a qual será construído o revestimento.
g) Revestimento
É a camada destinada a receber diretamente a ação do tráfego, devendo ser, tanto
quanto possível, impermeável, resistente ao desgaste (durável) e suave ao rolamento.
Obs.: O reforço do subleito, a sub-base e a base terão sempre espessura constante
em seção transversal, podendo a mesma variar longitudinalmente, de acordo com o
dimensionamento do pavimento.
Obs.: A regularização e o reforço do subleito deverão ter largura abrangendo a
pista e os acostamentos. A sub-base e a base poderão ter larguras menores em relação à
regularização. O revestimento será feito apenas na largura da pista de rolamento, ou seja, na
parte da plataforma destinada ao trânsito de veículos.
h) Acostamentos
São partes da plataforma contíguas à pista de rolamento, destinadas ao
estacionamento de veículos, ao trânsito, em caso de emergência, e ao suporte lateral de
pavimento. Poderão ser executados com outro tipo de material menos nobre que o do
revestimento.
2. TERMINOLOGIA DOS PAVIMENTOS
2.1. Classificação Dos Pavimentos
Os pavimentos podem ser classificados segundo sua natureza em rígidos,
semirrígidos e flexíveis:
a) pavimento rígido - é aquele pouco deformável, formado, predominantemente,
por camadas que trabalham sensivelmente à tração;
b) pavimento flexível - é aquele em que as deformações, até um certo limite, não
levam ao rompimento; sendo formado por camadas que não trabalham à tração;
VIII-4
c) pavimento semirrígido - é aquele que representa um comportamento rígido,
surgindo depois fissuras que o dividem em “placas” articuladas, as quais terão comportamento
ambíguo (rígido e flexível).
Obs.: Essa classificação traz dificuldade, uma vez que não há restrição quanto à
utilização da base rígida superposta por um revestimento flexível, e vice-versa, tornando
problemático estabelecer-se um critério de classificação. Assim, a maioria dos que se
preocupam com classificação de pavimentos prefere dar terminologias às bases e,
independentemente, aos revestimentos.
2.2. Terminologia das Sub-Bases
a) Sub-Base Estabilizada Granulometricamente
São sub-bases granulares constituídas por camadas de solos, mistura de solos e
materiais britados, ou produtos totais de britagem, que apresentam granulometria apropriada.
Quando esses materiais ocorrem em jazidas, com designações tais como
“cascalhos”, “saibros”, etc; tem-se o caso de utilização de materiais naturais. Muitas vezes
esses materiais devem sofrer beneficiamento prévio, como britagem e peneiramento, para
eliminação de certas frações.
Quando se utiliza uma mistura de material natural e pedra, tem-se a sub-base de
solo-brita. Quando se utiliza exclusivamente produto de britagem, tem-se a sub-base de brita
corrida ou brita graduada.
Obs.: brita corrida - produto da instalação de britagem, sem separação de tamanho.
Obs.: brita graduada - mistura em usina de agregado previamente dosado,
inclusive material de enchimento e água.
b) Sub-Base de Solo Melhorado com Cimento
É uma mistura íntima e compactada de solo, cimento e água em proporções pré-
determinadas.
2.3. Terminologia das Bases
Bases Flexíveis
a) Base Estabilizada Granulometricamente com o Emprego de:
- um solo
- dois ou mais solos
- solo-brita
- brita graduada
VIII-5
b) Base Estabilizada com Aditivos Cimentantes:
- solo melhorado com cimento (pequenos teores de cimento)
- solo melhorado com cal
- solo com cal e cinzas
- solo com cloreto de calcário
c) Base Estabilizada com Aditivos Betuminosos:
- solo-betume (mistura de solo, água e material betuminoso)
d) Macadame Hidráulico - é uma camada de brita de graduação aberta, de tipo
especial (brita tipo macadame), que após a compressão tem os vazios preenchidos por finos de
britagem (pó-de-pedra) ou mesmo por solos de granulometria e plasticidades apropriadas, com
o auxílio de água.
e) Macadame Seco - são feitas modificações convenientes da granulometria dos
materiais, de modo a prescindir da irrigação (o material pulverulento penetra entre as pedras
por vibrações).
f) Macadame Betuminoso - é uma camada de brita com tamanho uniforme, por
sobre a qual se faz uma pintura de betume para penetração direta e aglutinação da brita já
compactada.
Bases Semirrígidas
a) Solo-Cimento - é a mistura de solo, cimento Portland e água.
b) Solo-Cal
Bases Rígidas
a) Concreto de Cimento Hidráulico
b) Macadame Cimentado - os interstícios são preenchidos com argamassa fluida de
cimento Portland.
2.4. Terminologia dos Revestimentos
Rígidos
a) Concreto de Cimento Hidráulico - funciona ao mesmo tempo como revestimento
e base.
b) Macadame Cimentado - camada de brita de graduação aberta, devidamente
comprimida, cujos vazios são preenchidos com argamassa de cimento (está em desuso).
c) Paralelepípedos Rejuntados com Argamassa de Cimento.
VIII-6
Semirrígidos
a) Solo-Cimento
Flexíveis
- Por Calçamento
a) Alvenaria Poliédrica - camadas de pedras irregulares (dentro de certas
tolerâncias), assentadas e comprimidas sobre um colchão de regularização, constituído de
material granular apropriado; as juntas entre as pedras são tomadas com pequenas lascas de
pedras e com o próprio material do colchão.
b) Paralelepípedos - blocos regulares assentados sobre um colchão de
regularização; as juntas entre os paralelepípedos podem ser tomadas com o próprio material
do colchão de regularização e com materiais ou misturas betuminosas.
- Betuminosos
a) Por Penetração Invertida (Tratamentos Superficiais Simples, Duplo e Triplo)
- são obtidos com uma aplicação ou “pintura” de material betuminoso, seguida de
espalhamento e compressão do agregado de granulometria apropriada. Quando esse
tratamento é executado com o objetivo primordial de impermeabilização ou para modificar a
textura de um pavimento existente, recebe a denominação de capa selante. São executados
sempre como revestimentos.
b) Por Penetração Direta (Macadame Betuminoso) - são executados mediante
espalhamento prévio de uma camada de brita de granulometria apropriada que dê, após a
compressão, a espessura desejada. Seguem-se a aplicação do material betuminoso, que penetra
nos vazios dos agregados, e o espalhamento de uma brita miúda para preenchimento dos
vazios superficiais, acompanhado de nova compressão. O serviço é complementado com uma
capa selante (utilizados como revestimentos ou base).
- Por Mistura em Usina
a) Pré-Misturado a Frio - o agregado é pré-envolvido com o material
betuminoso antes da compressão. Não há prévio aquecimento dos agregados e o ligante não é
aquecido ou é levemente aquecido.
b) Pré-Misturado a Quente - nesse caso, o ligante e o agregado são misturados
e espalhados na pista ainda quentes.
c) Concreto Betuminoso - é o mais nobre dos revestimentos flexíveis; consiste
na mistura íntima de agregados satisfazendo rigorosas especificações e betume devidamente
dosado; a mistura é feita em usina, com rigoroso controle de granulometria, teor de asfalto,
temperaturas do betume e do agregado, transporte, aplicação e compressão.
VIII-7
d) Areia-Betume - é um pré-misturado em que o agregado, natural ou artificial,
é constituído, predominantemente, de material passado na peneira n°10 (abertura de 2,0 mm).
- Por Mistura na Estrada
a) Pré-Misturado na Pista ou “Road-Mix”
b) Pré-Misturado Areia-Betume
Obs.: Se a pré-mistura tiver que ser feita na pista, face às condições impostas
pelo serviço, será sempre executada a frio.
MISTURAS A QUENTE
Vantagens Desvantagens
- Mais duráveis. - Exigem aquecimento do agregado.
- Menos sensíveis à ação da água. - Instalações complexas para o fabrico.
- Mais indicadas para tráfego intenso ou pesado. - Equipamento especial para o espalhamento.
- Menos sujeitas ao desgaste. - Não permitem estocagem.
- São caras.
MISTURAS A FRIO
- Fácil fabricação. - Suscetíveis de maior desgaste.
- Não exigem aquecimento do agregado. - Mais sensíveis à água.
- Fabricadas em instalações simples e pouco custosas. - Exigem cura da mistura.
- Permitem espalhamento com Patrol.
- Permitem estocagem.
2.5. Outras Definições
a) Camada de Bloqueio - é uma camada de granulometria apropriada, que é
colocada, quando for o caso, sob camadas de granulometria aberta, para evitar sub-penetração
das camadas inferiores; as sub-bases dos pavimentos de concreto de cimento têm uma função
semelhante.
b) Imprimação - é uma aplicação de material betuminoso apropriado, feita sobre
bases granulares e destinada a penetrá-las até certa profundidade, deixando uma película
betuminosa na superfície; a imprimação tem por finalidade impermeabilizar a base e
proporcionar boa aderência ao revestimento betuminoso, além de certa coesão na superfície da
base.
c) Pintura de Ligação - é uma aplicação de material betuminoso apropriada, feita
sobre antiga imprimação, antigos pavimentos betuminosos ou sobre bases de concreto de
cimento ou de solo-cimento, com a finalidade de promover boa aderência a um revestimento
betuminoso. No caso de solo-cimento, essa pintura pode servir também como pintura de cura.
Quando um revestimento betuminoso é feito em duas camadas, faz-se, muitas vezes, uma
pintura de ligação sobre a primeira camada.
VIII-8
d) Capa Selante - é um tratamento simples, de penetração invertida, executado com
a finalidade de impermeabilizar um revestimento.
e) Revestimento Primário - é uma camada granular que, por suas características de
granulometria e plasticidade, pode desempenhar, ao mesmo tempo, as funções de base e
revestimento para pequeno volume de tráfego.
f) Tratamento Contra Pó - é uma aplicação de material betuminoso apropriado, ou
outros materiais, sobre revestimentos primários, com o objetivo de prolongar-lhe a duração e
de evitar o pó e a lama superficial.
g) Pavimento Composto - é uma combinação de camadas rígidas e flexíveis, como
no caso de um revestimento betuminoso sobre uma base de concreto de cimento.
h) Lama Asfáltica - é uma mistura de emulsão de ruptura lenta, água, agregado
miúdo e enchimento (filler), de modo a se obter uma consistência de fluido. É utilizada como
camada (delgada) de impermeabilização e desgaste de antigos pavimentos.
3. LIGANTES BETUMINOSOS
3.1. Considerações Iniciais
Betume é uma mistura de hidrocarbonetos pesados, obtidos em estado natural ou
por diferentes processos físicos ou químicos, com seus derivados de consistência variável e
com poder aglutinante e impermeabilizante, sendo completamente solúvel no bissulfeto de
carbono (CS2).
Os materiais betuminosos utilizados em pavimentação classificam-se em dois
tipos: alcatrões e asfaltos.
Alcatrão é um material obtido quando matérias orgânicas naturais, tais como
madeira e hulha, são carbonizadas ou destiladas destrutivamente na ausência de ar.
Asfalto é um material aglutinante de consistência variável, cor pardo-escuro ou
negro, no qual o elemento predominante é o betume, podendo ocorrer na natureza ou ser
obtido pela refinação de petróleo.
Asfalto Natural é obtido pela evaporação natural de depósitos de petróleo
localizados na superfície terrestre (lagos de asfalto de Trinidad e da Venezuela). Encontram-se
misturados com impurezas minerais.
Asfalto de Petróleo é obtido pela destilação do petróleo, na qual as frações leves
(gasolina, querosene e diesel) são separadas do asfalto por vaporização, fracionamento e
condensação.
VIII-9
3.2. Tipos de Asfalto de Petróleo
a) Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP)
Classificam-se de acordo com sua consistência, medida por sua viscosidade
dinâmica ou absoluta, isto é, o tempo necessário ao escoamento de um volume determinado de
asfalto através de um tubo capilar, com auxílio de vácuo, sob condições rigorosamente
controladas de vácuo e temperatura, e também por penetração, ou seja, pela medida, em
décimos de milímetro, que uma agulha padronizada penetra em uma amostra nas condições de
ensaio.
De acordo com as Especificações Brasileiras IBP/ABNT-EB-78 e Regulamento
Técnico CNP 21/86, os cimentos asfálticos de petróleo são classificados nos seguintes tipos:
CAP-7, CAP-20, CAP-40.
CAP 30/45, CAP 50/60, CAP 85/100, CAP 150/200.
Obs.:
CAP 7 - Viscosidade a 60oC: 700 300 poise
CAP 30/45 - Penetração entre 30 e 45 décimos de milímetro
b) Asfaltos Diluídos (“Cut-backs”)
São resultantes da diluição de cimentos asfálticos (CAP) com diluentes adequados.
Os diluentes utilizados funcionam apenas como veículos, proporcionando produtos menos
viscosos que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas. Os diluentes evaporam-se após
a aplicação (cura).
De acordo com o tempo de cura, determinado pela natureza do diluente utilizado,
os asfaltos diluídos classificam-se em três categorias:
Asfalto diluído de cura rápida (CR)
diluente: nafta leve (gasolina)
Asfalto diluído de cura média (CM)
diluente: querosene
Asfalto diluído de cura lenta (CL)
diluente: gasóleo (óleo diesel)
Cada uma das duas categorias - CR e CM - apresenta tipos de diferentes
viscosidades cinemáticas determinadas em função da quantidade de diluente.
CR-70, CR-250
CM-30, CM-70
VIII-10
Obs.: Existem outros tipos (CR-800, CR-3000, CM-250, CM-800, CM-3000) que
não são usados em serviços de pavimentação.
Obs.: CR-70 tem viscosidade cinemática de 70 a 140 cSt (centistokes)
Obs.: Quantidades de cimento asfáltico e diluentes
TIPO ASFALTO DILUENTE
30 52 % 48 %
70 63 % 37 %
250 70 % 30 %
800 82 % 18 %
3000 86 % 14 %
Obs.: Os tipos de mesmo número, embora de categorias diferentes, têm a mesma
faixa de viscosidade numa determinada temperatura.
c) Emulsões Asfálticas
São dispersões de cimento asfáltico em fase aquosa (emulsões diretas). Emulsões
invertidas são aquelas em que as partículas de água estão dispersas em asfalto.
São obtidas combinando com água o asfalto aquecido, em um meio intensamente
agitado, e na presença de emulsificantes, que têm o objetivo de dar certa estabilidade ao
conjunto, de favorecer a dispersão e de revestir os glóbulos de betume com uma película
protetora, mantendo-os em suspensão.
As emulsões podem ser:
Aniônicas: cujo exemplo de agente emulsionante é o sabão (Carga Negativa);
Catiônicas: cujos agentes emulsionantes são as aminas (Carga Positiva);
Não Iônicas: cujo exemplo de agente emulsionante é o ligno sulfosuccionato de
sódio (Sem Carga);
Biônicas: Carga Dupla.
As normalmente usadas em pavimentação são as catiônicas diretas, que são mais
caras que as aniônicas.
A “ruptura” de uma emulsão consiste na anulação da camada de proteção dos grãos
de asfalto dispersos na água, que se observa pela união dos mesmos (coagulação ou
floculação).
As emulsões aniônicas rompem quando a água evapora. Já nas emulsões
catiônicas, a ruptura se dá por evaporação ou por reação química entre o emulsificante e o
agregado (troca de cargas elétricas).
VIII-11
Tempo de ruptura é o tempo necessário para o asfalto se separar da água. Ele
depende, dentre outros fatores, da quantidade e tipo do agente emulsificante.
A quantidade de agente emulsificante utilizada varia, geralmente, de 0,2 a 1 %,
enquanto que a quantidade de asfalto é da ordem de 60 a 70 %.
A cor das emulsões asfálticas antes da ruptura é marrom e, depois, preta,
constituindo-se essa característica em elemento auxiliar para inspeção visual e constatação
rápida das boas condições do produto.
As emulsões asfálticas classificam-se quanto ao tempo de ruptura em:
Ruptura Rápida;
Ruptura Média;
Ruptura Lenta.
As emulsões são classificadas pela sua ruptura, viscosidade, teor de solvente e
resíduo asfáltico nos seguintes tipos:
RR-1C e RR-2C: emulsões asfálticas catiônicas de ruptura rápida;
RM-1C e RM-2C: emulsões asfálticas catiônicas de ruptura média;
RL -1C: emulsões asfálticas catiônicas de ruptura lenta.
A letra “C” é um indicativo de emulsão catiônica, e os números “1” e “2”, de
viscosidades crescentes, respectivamente.
As emulsões utilizadas na fabricação de lamas asfálticas recebem o símbolo “LA”,
seguido de uma ou duas indicações de acordo com a ruptura e a carga da partícula.
LA-1 e LA-2: emulsões aniônicas de lama asfáltica;
LA-1C e LA-2C: emulsões catiônicas de lama asfáltica;
LA-E: emulsão especial de lama asfáltica.
Entre as vantagens da emulsão em serviços de pavimentação, destacam-se o
transporte, a estocagem e a aplicação a frio na temperatura ambiente.
ESQUEMA DE PRODUÇÃO DE LAMA ASFÁLTICA
VIII-12
3.3. Alcatrões
A grande maioria dos alcatrões usada em pavimentação é subproduto da destilação
destrutiva do carvão em coquerias de usinas siderúrgicas.
A composição química do alcatrão é afetada principalmente pelo tipo de material
utilizado na sua fabricação: carvão, linhito, madeira etc.
Os alcatrões para pavimentação recebem o símbolo AP, que deve preceder as
indicações de vários tipos, conforme sua viscosidade ou sua flutuação.
Alcatrões para pavimentação líquidos: AP-1, AP-2, AP-3, AP-4, AP-5, AP-6
Alcatrões para pavimentação semi-sólidos: AP-7, AP-8, AP-9, AP-10, AP-11, AP-12
Vantagens dos Alcatrões:
- insolúveis em óleo lubrificante, gasolina, querosene, diesel;
- boa adesão aos agregados, mesmo úmidos;
- penetram bem em camadas de solo.
Desvantagens dos Alcatrões:
- envelhecem mais rapidamente;
- gases são nocivos à saúde humana;
- produção irregular;
- pequena faixa de temperatura de trabalho;
- misturas betuminosas com menor estabilidade;
- material cancerígeno;
- têm aproximadamente 30 % de matéria sólida que pode ser prejudicial, pois pode
entupir tubulações.
3.4. Características Organoléticas
a) Cimento Asfáltico
Estado: sólido ou semissólido
Cor : preta brilhante
Odor : inodoro
b) Asfalto Diluído
Estado: líquido
Cor : preta brilhante
Odor : do solvente
c) Emulsão Asfáltica
Estado: líquido
Cor : marrom
Odor : do solvente ou emulsificante
VIII-13
d) Alcatrão
Estado: líquido ou semissólido
Cor : preta
Odor : do creosoto
4. AGREGADOS
4.1. Conceituação
O agregado mineral é constituído por um agrupamento de partículas de origem
mineral. Usado em combinação com uma substância cimentante, como o Cimento Portland e o
asfalto, forma o concreto de cimento e os vários tipos de revestimentos asfálticos. É também
usado puro, constituindo as camadas de base granular, filtros de drenos, etc.
Como o agregado mineral representa aproximadamente 95%, em peso, dos
materiais constituintes da mistura de concreto asfáltico, resulta que, fundamentalmente, das
propriedades do agregado é que dependerá o comportamento do produto final.
Os agregados empregados numa mistura asfáltica devem ter características para
suportarem as pressões aplicadas pelos veículos sem se fraturarem, e resistirem às ações dos
agentes do intemperismo sem se alterarem. Somente um agregado com essas qualidades
poderá propiciar uma mistura durável.
4.2. Classificação
Quanto à Natureza das Partículas
a) Naturais - são constituídos por partículas oriundas da alteração das rochas pelos
processos de intemperismo ou produzidos por processos físicos como britagem, lavagem e
classificação, em que a matéria prima é rocha, bloco de pedra, etc. Distinguem-se os seguintes
tipos: pedregulho, pedregulho britado, pedra britada e areia.
b) Artificiais - são aqueles em que as partículas são provenientes de matéria prima
artificial, produzida por transformação física e química do material natural. Dentre os
agregados artificiais, é de maior importância para fins rodoviários a escória proveniente de
altos fornos.
Quanto ao Tamanho das Partículas
a) Agregado Graúdo - é constituído pelas partículas que ficam retidas na peneira
n°10 ( 2,0 mm ).
b) Agregado Miúdo - é constituído pelas partículas que passam na peneira n°10
(2,0 mm) e ficam retidas na peneira n°200 (0,075 mm).
VIII-14
c) Material de Enchimento (Filler) - é o material não plástico, do qual passam pelo
menos 65% das partículas na peneira n°200 (0,075 mm).
Quanto a Granulometria
a) Agregados de Granulometria Contínua - são aqueles que apresentam partículas
de todos os tamanhos, equilibradamente distribuídos, sem que haja predominância de um
tamanho sobre os demais. São agregados de graduação densa.
b) Agregados de Granulometria Descontínua - são aqueles que apresentam
ausência de partículas com diâmetros compreendidos num determinado intervalo de
dimensões. São agregados de graduação aberta.
c) Agregados com Granulometria Uniforme - são aqueles que apresentam uma
predominância acentuada de um determinado diâmetro sobre os demais. São agregados tipo
macadame.
4.3. Formato das Partículas
As partículas dos agregados podem ser agrupadas em quatro formas fundamentais:
a) Cúbicas - apresentam arestas definidas e as três dimensões fundamentais são
aproximadamente iguais.
b) Lamelares - apresentam arestas definidas e possuem uma relação entre a menor
e maior dimensões inferior a 3/5.
c) Alongadas - apresentam uma dimensão predominantemente maior que as outras,
tendo arestas definidas.
d) Arredondadas - não apresentam arestas definidas.
4.4. Propriedades Básicas dos Agregados
As partículas dos agregados possuem uma série de propriedades físicas e químicas
que, associadas à granulometria, determinam a adequação do agregado para uma certa
aplicação. Sob o ponto de vista rodoviário, as partículas devem ter propriedades que lhes
permitam resistir às ações do tráfego e do intemperismo.
As propriedades mais importantes que devem possuir as partículas para suportar
essas ações são as que se seguem:
a) Dureza - é a resistência que o agregado oferece ao deslocamento das partículas
de sua superfície pela abrasão.
b) Tenacidade - é a resistência que o agregado oferece ao fraturamento provocado
pelo impacto.
VIII-15
c) Sanidade - é a resistência que o agregado oferece à ação do intemperismo.
d) Porosidade - é caracterizada pelo sistema de poros que existe dentro das
partículas do agregado.
Obs.: A porosidade e a conseqüente absorção influenciam nas resistências à
compressão e ao desgaste, na necessidade de taxas elevadas de asfalto e na durabilidade do
agregado, pois, quanto maior a porosidade, maior será a superfície exposta ao ataque de
agentes externos.
4.5. Composição Granulométrica
A composição granulométrica de um agregado ou de uma mistura de agregados é
definida por sua curva granulométrica. Essa curva consiste num gráfico semi-logarítmico, no
qual, no eixo das abscissas (escala logarítmica), são representados os diversos tamanhos de
partículas e, no eixo das ordenadas (escala aritmética), as porcentagens do material que
passam na peneira considerada.
Como na prática é impossível controlar um agregado por uma linha, que é sua
curva granulométrica, estabelecem-se limites para sua variação, dando origem à faixa
granulométrica.
Dependendo da situação, há necessidade de misturar três ou mais materiais em
proporções tais que a curva granulométrica da mistura caia dentro da faixa especificada,
preferencialmente no centro desta.
VIII-16
5. AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS
5.1. Principais Defeitos em Pavimentos Flexíveis (Fotos de Edeilto Almeida Pinheiro)
Fendilhamento da Superfície
Qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, causada por falhas na
mistura betuminosa constituinte do revestimento, falta de suporte do subleito ou espessura
insuficiente do pavimento. Esse fendilhamento permite a infiltração de água e, se não for
corrigido a tempo, pode propagar-se e produzir a desagregação completa do pavimento.
a) Fissuras - fendas capilares existentes no revestimento, somente perceptíveis à
vista desarmada de distância inferior a 1,50 m;
b) Trincas - fendas existentes no revestimento com abertura superior à das fissuras,
podendo apresentar-se sob a forma de trincas isoladas ou trincas interligadas:
- Trincas transversais - trincas isoladas que apresentam direção predominante
aproximadamente ortogonal ao eixo do pavimento (quando apresentam extensão
até 1,0 m, são denominadas trincas transversais curtas; quando maiores que 1,0
m, trincas transversais longas);
- Trincas longitudinais - trincas isoladas que apresentam direção predominante
aproximadamente paralela ao eixo do pavimento (quando apresentam extensão
até 1,0 m, são denominadas trincas longitudinais curtas; quando maiores que 1,0
m, trincas longitudinais longas);
VIII-17
- Trincas tipo “couro de crocodilo” - conjunto de trincas interligadas sem
apresentarem direção preferencial, assemelhando-se ao aspecto de couro de
crocodilo, podendo ou não apresentar erosão acentuada nas bordas;
- Trincas tipo bloco - conjunto de trincas interligadas, caracterizadas pela
configuração de blocos formados por lados bem definidos, podendo ou não
apresentar erosão acentuada nas bordas.
Afundamento
Deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento.
Pode ser resultante de recalques de aterros recentemente construídos, quer por deficiência de
compactação, quer por adensamento, quer mesmo por um volume de tráfego superior ao de
projeto, ou ainda por uma drenagem inadequada. O deslocamento ou a consolidação de
algumas das camadas do pavimento pode resultar também em deformação transversal,
embora, nesse caso, as dimensões dessas deformações sejam menores que as anteriores.
Qualquer deficiência nas camadas inferiores resulta em solicitações no
revestimento, o qual pode apresentar falha resultante dessas solicitações. No caso do
afundamento, o pavimento pode apresentar fendas, as quais contribuem para um maior
comprometimento das falhas que as provocaram, num ciclo vicioso que, se não for quebrado
rapidamente, levará o pavimento à desagregação total.
VIII-18
Corrugação
Deformação caracterizada por ondulações transversais do revestimento. Pode ser
causada por várias deficiências, sendo a mais comum o excesso de asfalto, inadequada
granulometria do agregado, compactação deficiente ou imprimação deficiente. As superfícies
resultantes desse defeito causam considerável desconforto ao usuário, desconforto esse que
cresce à medida que for maior a velocidade de operação, podendo ser causa de acidentes.
Escorregamento do Revestimento Betuminoso
Deslocamento do revestimento em relação à base, com aparecimento de fendas em
forma de meia-lua. A causa desse defeito é a má execução da imprimação, ou por estar a
superfície da base molhada por ocasião da pintura, ou suja e com excesso de material solto.
VIII-19
Exsudação
Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento devido à migração do
ligante através do revestimento. Esse defeito resulta de dosagem inadequada da mistura
betuminosa ou ainda de distribuição irregular do asfalto quando da execução de tratamentos
superficiais. Além do deprimente aspecto do revestimento, esse defeito implica em superfície
escorregadia e altamente perigosa nos dias chuvosos.
Desgaste
Efeito do arrancamento progressivo do agregado do pavimento, caracterizado por
aspereza superficial e provocado por esforços tangenciais devidos ao tráfego. Pode ser devido
à mistura betuminosa com teor muito baixo de ligante, à queima (oxidação) do ligante por
ocasião da usinagem ou ainda à qualidade inferior do agregado, resultando em falta de
adesividade.
Panela
Cavidade que se forma no revestimento, podendo alcançar a base do pavimento,
provocada pela desagregação dessas camadas. Podem ser resultantes da de segregação de
agregados, falta de ligante, excesso de vazios ou deficiências de drenagem.
VIII-20
5.2. Principais Defeitos em Pavimentos Rígidos (Fotos do artigo “Patologia de
Pavimentos Rígidos”, de Maggi, P. & Castellano, T.)
Alçamento de Placas
Levantamento das placas nas juntas ou fissuras transversais e próximo a canaletas
de drenagem ou interferências feitas no pavimento (caixas de inspeção, bueiros, etc.)
Fissura de Canto
É aquela que intercepta as juntas a uma distância menor ou igual à metade do
comprimento das bordas ou juntas do pavimento (longitudinal e transversal), medida a partir
do canto. A fissura de canto atinge toda a espessura da placa.
Placa Dividida
Divisão da placa por fissuras, em quatro ou mais partes, pela sobrecarga ou
inadequação de suporte.
VIII-21
Escalonamento ou Formação de Degraus nas Juntas
Caracteriza-se pela ocorrência de deslocamentos verticais diferenciados
permanentes de uma placa em relação à adjacente, na região da junta.
Selagem Defeituosa
É qualquer avaria no selante que possibilite o acúmulo de material incompressível
na junta ou permita a infiltração de água. As principais avarias são:
- rompimento, por tração ou compressão, do material selante;
- extrusão do material;
- crescimento de vegetação;
- perda de aderência às placas de concreto;
- quantidade deficiente de selante nas juntas.
Desnivelamento Pavimento-Acostamento
É o degrau formado entre o acostamento e a borda do pavimento, devido ao
assentamento ou erosão do acostamento, geralmente acompanhado de separação das bordas.
Fissuras Lineares
São fissuras que atingem toda a espessura da placa de concreto e a dividem em
duas ou três partes (placas partidas em quatro ou mais pedaços são classificadas como “placas
divididas”). Nesse tipo de defeito enquadram-se:
VIII-22
- fissuras transversais - ocorrem na direção da largura da placa,
perpendicularmente ao eixo longitudinal do pavimento;
- fissuras longitudinais - ocorrem na direção do comprimento da placa,
paralelamente ao eixo longitudinal do pavimento;
- fissuras diagonais - são fissuras inclinadas que interceptam as juntas do
pavimento em distância maior do que a metade do comprimento das juntas ou
bordas.
Reparos
Entende-se como reparo a área onde o pavimento original foi removido e
posteriormente preenchido com material de enchimento. São considerados “grandes” quando
sua área é maior que 0,45 m2 e “pequenos”, caso contrário.
Desgaste Superficial
Caracterizado pelo desgaste ou deslocamento de argamassa superficial, fazendo
com que os agregados aflorem na superfície do pavimento; os agregados apresentam sua
superfície polida.
Bombeamento
É a expulsão de finos plásticos existentes no solo de fundação do pavimento, sob a
forma de lama fluida, através das juntas, bordas ou trincas do pavimento, quando da passagem
de carga pesada. Identifica-se pela presença de manchas terrosas ao longo das juntas, bordas
ou trincas.
Quebras Localizadas
São áreas trincadas e partidas em pequenos pedaços. Têm formas variadas e
situam-se entre uma trinca e uma junta ou entre duas trincas próximas (em torno de 1,5 m).
VIII-23
Fissuras Superficiais (”Rendilhado”) e Escamação
São fissuras capilares que atingem apenas a superfície da placa, com tendência a se
interceptar formando ângulos de 120o. A escamação caracteriza-se pelo deslocamento desta
camada superficial fissurada, podendo, no entanto, ser proveniente de outros defeitos, tais
como o desgaste superficial.
Fissuras de Retração Plástica
São fissuras pouco profundas (superficiais), de pequena abertura e de comprimento
limitado. De incidência aleatória, costumam desenvolver-se formando ângulos de 45o a 60
o
com o maior eixo da placa.
Esborcinamento de Juntas
Caracteriza-se pela quebra das bordas da placa de concreto (quebra em cunha), a
uma distância máxima de 60 cm das juntas e não atinge toda a espessura da placa.
VIII-24
Esborcinamento ou Quebra de Canto
São quebras em forma de cunha, nos cantos das placas, ocorrendo a uma distância
não superior a 60 cm do canto. Difere da fissura de canto pelo fato de interceptar a junta num
determinado ângulo (quebra em cunha), ao passo que a fissura de canto ocorre verticalmente
em toda a espessura da placa.
Placa Bailarina
Placa cuja movimentação vertical é visível sob a ação de tráfego, principalmente
na região das juntas.
Assentamento
Afundamento do pavimento, criando ondulações superficiais de grande extensão (o
pavimento muitas vezes parece íntegro).
Buracos
Marcados pela perda de concreto na superfície da placa, apresentando área e
profundidade bem definidas.
6. DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
6.1. Generalidades
VIII-25
Será apresentado o Método do Eng.º Murillo Lopes de Souza, que tem como base
o trabalho “Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume”, da
autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército
dos Estados Unidos, e conclusões obtidas da pista experimental da AASHTO (American
Association of State Highway and Transportation Officials).
Esse método leva em consideração que a capacidade de suporte do subleito e dos
materiais granulares constitutivos do pavimento é determinada em função do ensaio de CBR
(California Bearing Ratio), aqui no Brasil também denominado Índice de Suporte Califórnia –
ISC, realizado em corpos de prova indeformados ou moldados em laboratório, nas condições
de massa específica e umidade especificadas para o serviço no campo e embebição durante
quatro dias.
O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactados de
acordo com os valores fixados nas “Especificações Gerais”, recomendando-se que, em
nenhum caso, o grau de compactação deve ser inferior a 100% com relação ao ensaio
AASHTO normal.
a) Materiais do Subleito – devem apresentar uma expansão, medida no ensaio
ISC, menor ou igual a 2%;
b) Materiais para Reforço do Subleito – devem apresentar ISC maior que o do
subleito e expansão menor ou igual a 2%;
c) Materiais para a Sub-base – devem apresentar ISC maior ou igual a 20% e
expansão menor ou igual a 1%;
d) Materiais para Base – devem apresentar ISC maior ou igual a 80%, expansão
menor ou igual a 0,5%, Limite de Liquidez menor ou igual a 25% e Índice de
Plasticidade menor ou igual a 6%.
OBS.: Caso o Limite de Liquidez seja superior a 25% e/ou o Índice de Plasticidade
superior a 6%, o material poderá ser empregado em bases (satisfeitas as demais
condições) desde que o Equivalente de Areia seja superior a 30%.
OBS.: Para um número de repetições do eixo padrão, durante o período de projeto,
menor ou igual a 106, podem ser empregados materiais com ISC maior ou igual a 60%, e as
faixas granulométricas E e F da AASHTO.
Os materiais para base granular devem se enquadrar numa das seguintes faixas
granulométricas:
VIII-26
Peneiras Percentagem em Peso Passando
A B C D
2” 100 100 – –
1” – 75 – 90 100 100
3/8” 30 – 65 40 – 75 50 – 85 60 – 100
N.º 4 25 – 55 30 – 60 35 – 65 50 – 85
N.º 10 15 – 40 20 – 45 25 – 50 40 – 70
N.º 40 8 – 20 15 – 30 15 – 30 25 – 45
N.º 200 2 – 8 5 – 15 5 – 15 5 – 20
A fração que passa na peneira N.º 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa
na peneira N.º 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles inferior a 50%.
Pode ser aceito um desgaste maior, desde que haja experiência no uso do material.
Em casos especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da
durabilidade da fração graúda.
6.2. Tráfego
O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações
de um eixo tomado como padrão, com carga de 8,2 tf (18.000 lbs).
Sendo V1 o volume médio diário de tráfego no ano de abertura, num sentido, e
admitindo-se uma taxa “t” de crescimento anual em progressão aritmética, o volume médio
diário de tráfego Vm, num sentido, durante o período “P” de anos do projeto será:
2
100
.12.1
tPV
Vm
O volume total de tráfego, num sentido, durante o período P, será:
mt VPV ..365
Se o tráfego crescer em progressão geométrica, a uma taxa “t%” anual, o volume
total de tráfego durante o período P de projeto será:
100
1100
1..365 1
t
tV
V
P
t
Conhecido Vt, calcula-se N, dado em potências de 10, que é o número equivalente
de operações do eixo simples padrão, de carga 8,2 tf, durante o período de projeto, e o
parâmetro usado no dimensionamento.
VIII-27
FCFEVN t .. (Fator de Veículo: FCFEFV . )
FE é o Fator de Eixos, isto é, um fator que multiplicado pelo número de veículos
dá o número de eixos correspondente.
432
432 .4.3.2
nnn
nnnFE
Onde:
n2 – número de veículos com 2 eixos;
n3 – número de veículos com 3 eixos;
n4 – número de veículos com 4 eixos.
FC é o Fator de Carga, isto é, um fator que multiplicado pelo número de eixos que
operam dá o número de eixos equivalentes ao eixo padrão.
Carga por Eixo Número de Veículos
Fator de Equivalência de
Operação Equivalência de
Operações Eixos Simples
CES1 pS1 FEOS1 pS1 x FEOS1
CES2 pS2 FEOS2 pS2 x FEOS2
CES3 pS3 FEOS3 pS3 x FEOS3
... ... ... ...
CESi pSi FEOSi pSi x FEOSi
Eixos Tandem
CET1 pT1 FEOT1 pT1 x FEOT1
CET2 pT2 FEOT2 pT2 x FEOT2
... ... ... ...
CETj pTj FEOTj pTj x FEOTj
TOTAL Σ A Σ B
Σ A = pS1 + pS2 + ... + pSi + pT1 + ... + pTj
Σ B = pS1 x FEOS1 + pS2 x FEOS2 + ... + pSi x FEOSi + pT1 x FEOT1 + ... + pTj x FEOTj
FC = Σ B / Σ A
No caso do número de veículos ser dado em percentagem, Σ A = 100.
Os Fatores de Equivalência de Operação são obtidos dos ábacos a seguir,
correspondentes a eixos simples e eixos em tandem. Os eixos com carga menor que 5 tf tem
efeito desprezível no pavimento, podendo seu FEO ser considerado nulo.
VIII-28
OBS.: São considerados em tandem dois ou mais eixos que constituem um
conjunto integral de suspensão, podendo qualquer deles ser ou não motriz.
Para o cálculo de V1, FE e FC são necessários dados estatísticos da estrada que
será pavimentada, baseados em contagens de tráfego considerando as diversas categorias de
veículos (automóveis, ônibus, caminhões leves e pesados anotando o número de eixos).
Para o estabelecimento dos volumes futuros de tráfego (forma e taxa de
crescimento ao longo dos anos), é necessário, também, um estudo econômico da região.
Exemplo:
Calcular o número N para uma estrada em que o tráfego apresenta um volume
médio diário inicial, nos dois sentidos, igual a 370 veículos, com a composição abaixo,
crescendo linearmente a uma taxa anual de 4%. Dessa composição, 74% dos veículos têm 2
eixos, 16% têm 3 eixos e 10%, 4 eixos. Admitir um período de projeto de 15 anos.
Carga por Eixo (tf) Número de Veículos
(%) Eixos Simples
< 5 62
5 12
7 8
10 4
12 4
Eixos Tandem
17 4
19 3
21 3
TOTAL 100
VIII-29
Solução:
Crescimento Linear:
2
100
.12.1
tPV
Vm
Volume inicial nos dois sentidos: 370 → em um sentido: 185 veículos
2
100
.12.1
tPV
Vm
veículosVm 80,2362
100
4.1152.185
mt VPV ..365
veículosxxVt 480.296.180,23615365
36,2101674
104163742
xxxFE
Carga por Eixo Número de Veículos
Fator de Equivalência de
Operação Equivalência de
Operações Eixos Simples
< 5 62 - -
5 12 0,1 1,2
7 8 0,5 4,0
10 4 3,5 14,0
12 4 10,0 40,0
Eixos Tandem
17 4 8,0 32,0
19 3 15,0 45,0
21 3 30,0 90,0
TOTAL 100 226,2
26,2100
2,226FC
FCFEVN t ..
6109,673,905.914.626,236,2480.296.1 xNxxN
VIII-30
6.3. Camadas do Pavimento
No item 1 deste Capítulo verificou-se que a estrutura de um pavimento pode ser
constituída por até quatro camadas diferentes: revestimento, base, sub-base e reforço do
subleito. A existência dessas duas últimas está relacionada com a possibilidade de diminuir o
custo do pavimento quando o subleito tem uma resistência relativamente baixa, o que implica
em uma grande espessura daquele.
A definição das camadas do pavimento vai depender, então, da resistência do
material do subleito, medida pelo seu ISC. Quando este ISC for maior do que 20%,
praticamente não haverá necessidade de se prever sub-base, ficando o pavimento apenas com
revestimento e base. Se o ISC do subleito for menor do que 20%, deverá ser prevista sub-base,
e, eventualmente um reforço do subleito, quando seu ISC atingir níveis extremamente baixos.
No caso de ISC do subleito inferior a 2%, é sempre preferível fazer a substituição na espessura
de, pelo menos, um metro, por material com ISC superior a 2%.
Os materiais componentes das camadas do pavimento serão função, em geral, da
disponibilidade na região onde passa a estrada. Na pesquisa das jazidas a serem exploradas
para execução do pavimento, deverá ser verificada, não só a qualidade dos materiais, mas
também a quantidade passível de ser aproveitada. No caso de se utilizarem camadas
granulares, a espessura mínima a adotar é de 15 cm.
Dependendo dos materiais utilizados em cada camada, são definidos coeficientes
de equivalência estrutural, segundo a tabela a seguir:
Componentes do Pavimento Coeficiente K
Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,00
Base ou revestimento de pré-misturado a quente, de graduação densa 1,70
Base ou revestimento de pré-misturado a frio, de graduação densa 1,40
Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,20
Camadas granulares 1,00
Solo-cimento com resistência a compressão a 7 dias superior a 45 kgf/cm2 1,70
Solo-cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 45 kgf/cm2 e 28 kgf/cm
2 1,40
Solo-cimento com resistência a compressão a 7 dias entre 28 kgf/cm2 e 21 kgf/cm
2 1,20
Base de solo-cal 1,20
6.4. Dimensionamento do Pavimento
a) Espessura Mínima do Revestimento
A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é feita
com o objetivo de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, bem como
para se evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As
espessuras a seguir recomendadas visam, especialmente, as bases de comportamento
puramente granular e são ditadas pelo que tem se podido observar.
VIII-31
N Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso
N < 106 Tratamentos Superficiais Betuminosos
106 < N < 5 x 10
6 Revestimentos Betuminosos com 5 cm de espessura
5 x 106 < N < 10
7 Concreto Betuminoso com 7,5 cm de espessura
107 < N < 5 x 10
7 Concreto Betuminoso com 10,0 cm de espessura
N > 5 x 107
Concreto Betuminoso com 12,5 cm de espessura
b) Inequações Básicas
R.KR + B.KB > H20 (1)
R.KR + B.KB + h20.Ksub > Hn (2)
R.KR + B.KB + h20.Ksub + h.Kref > Hm (3)
A figura acima dá a simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento:
Hm designa, de modo geral, a espessura total de pavimento necessária para
proteger um material com CBR = m;
Hn designa, de modo geral, a espessura total de pavimento necessária para
proteger um material com CBR = n;
Mesmo que o CBR da sub-base seja superior a 20%, a espessura de pavimento
necessária para proteger essa camada é determinada como se esse valor fosse
20% e, por essa razão, usam-se sempre os símbolos H20 e h20 para designar a
espessura de pavimento sobre a sub-base e a espessura da própria sub-base,
respectivamente.
Os valores de H20, Hm e Hn são obtidos do ábaco a seguir, que dá a espessura total
de pavimento, necessária para proteger uma camada de um determinado CBR, em função de
N. A espessura fornecida por esse ábaco considera o material do pavimento como tendo K =
1, ou seja, material granular.
VIII-32
Para utilização do ábaco, entra-se com o valor de N nas abscissas, subindo-se
verticalmente até atingir a reta correspondente ao ISC da camada que se quer proteger, e
prosseguindo-se horizontalmente até encontrar o eixo das ordenadas, definindo-se o valor de
H.
Uma vez determinadas as espessuras H20, Hme Hn, dependendo, logicamente, das
camadas que irão constituir o pavimento, e partindo-se da espessura mínima de revestimento
R, já definida anteriormente, as espessuras da base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito
(hn) são obtidas pela resolução sucessiva das inequações básicas, já apresentadas.
Obs.: Quando o ISC da sub-base for maior ou igual a 40% e para N < 106, admite-
se substituir na inequação (1) H20 por 0,8.H20. Quando N > 107, recomenda-
se substituir, na inequação (1), H20 por 1,2.H20.
VIII-33
Obs.: Quando o revestimento se tratar de tratamento superficial betuminoso, sua
espessura poderá ser desprezada, ou seja, o valor de R será considerado
zero.
6.5. Pavimento por Etapas
Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a composição do
tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem de, ao se
completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se pequenas
irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento.
A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira
etapa, pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é
perfeitamente desprezível; na segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas
vezes, pela condição da espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar.
Exemplo:
Uma estrada apresenta um volume médio diário de tráfego V1 = 150 veículos, com
uma taxa de crescimento anual, em progressão geométrica, t = 6% e um Fator de Veículo FV
= 1,7.
Para um período P = 2 anos, tem-se:
100
1100
1..365 1
t
tV
V
P
t
veículos
xxVt 785.112
06,0
106,011503652
5102735.1917,1785.112. xNxNFVVN t
Para um período P = 15 anos, tem-se:
veículos
xxVt 359.274.1
06,0
106,0115036515
6102,2410.166.27,1359.274.1. xNxNFVVN t
Sendo 2% o ISC do subleito, tem-se, para a primeira etapa (com tratamento
superficial como revestimento), H2 = 87 cm. Para a segunda etapa (em que o revestimento
betuminoso mínimo deve ser, em função de N, de 5 cm), H2 = 102 cm. A diferença é de 102 –
VIII-34
87 cm = 15 cm, e deve ser construído, para a segunda etapa, um revestimento de concreto
asfáltico (KR = 2,0) com 7,5 cm de espessura.
Se o ISC do subleito for igual a 15%, tem-se, para a primeira etapa, H15 = 28 cm e,
para a segunda etapa, H15 = 32 cm. A diferença é de 32 – 28 = 4 cm e, portanto, deverá ser
implantado, para a segunda etapa, um revestimento de concreto betuminoso com 5 cm
(espessura mínima conforme tabela).
Exercícios:
1. Dimensionar o pavimento de uma estrada em que N = 103, sabendo-se que o
subleito apresenta ISC = 3%, e que se dispõe de material granular para reforço do
subleito com ISC = 9%, de material para sub-base com ISC = 20%, e de material para a
base com ISC = 60%.
Solução:
Como N = 103, o revestimento utilizado será um Tratamento Superficial
betuminoso, considerando-se, portanto, R = 0.
Os coeficientes de equivalência estrutural da base, sub-base e reforço do subleito
serão iguais a 1,0 por serem essas camadas constituídas de material granular.
Do ábaco “Espessura do Pavimento x N” obtemos:
N = 103 e ISC = 20% → H20 = 18 cm
N = 103 e ISC = 9% → H9 = 27 cm
N = 103 e ISC = 3% → H3 = 42 cm
Resolvendo-se as inequações básicas, teremos:
R.KR + B.KB > H20
0 + B x 1,0 > 18 → Adotar-se-á B = 18 cm
R.KR + B.KB + h20.Ksub > Hn
0 + 18 x 1,0 + h20 x 1,0 > 27 → h20 > 9 cm
Como a sub-base é granular a espessura mínima, que será a adotada, é h20 = 15 cm.
R.KR + B.KB + h20.Ksub + h.Kref > Hm
0 + 18 x 1,0 + 15 x 1,0 + hn x 1,0 > 42 → hn > 42 – 18 – 15 → hn > 9 cm
Como o reforço do subleito também é granular, adotar-se-á hn = 15 cm.
VIII-35
2. Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 106, sabendo-se
que o subleito apresenta ISC = 12% e que dispõe-se de material granular para a sub-
base com ISC = 40%, e para a base, com ISC = 80%.
Solução:
Como N = 106, o revestimento será constituído por Tratamento Superficial
betuminoso, cuja espessura R será desprezada.
Os coeficientes de equivalência estrutural da base e da sub-base serão iguais a 1,0
por serem constituídas de material granular.
Do ábaco “Espessura do Pavimento x N” obtemos:
N = 106 e ISC = 20% → H20 = 25 cm
N = 106 e ISC = 12% → H12 = 34 cm
Como N = 106 e ISCSB = 40%, podemos substituir na inequação (1) H20 por
0,8.H20.
Resolvendo-se as inequações básicas, teremos:
R.KR + B.KB > 0,8.H20
0 + B x 1,0 > 0,8 x 25 → B > 20 → Adotar-se-á B = 20 cm
R.KR + B.KB + h20.Ksub > Hn
0 + 20 x 1,0 + h20 x 1,0 > 34 → h20 > 14 cm
Como a sub-base é granular a espessura mínima, que será a adotada, é h20 = 15 cm.
3. Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 7 x 106, sabendo-
se que o subleito apresenta ISC = 12%, e que se dispõe de material granular para sub-
base com ISC = 20% e para a base, com ISC = 80%.
Solução:
Como N = 7 x 106, o revestimento sra em concreto asfáltico com 7,5 cm de
espessura, sendo seu coeficiente de equivalência estrutural igual a 2,0.
A base e a sub-base, por serem granulares terão K = 1,0.
Do ábaco “Espessura do Pavimento x N” obtemos:
N = 7 x 106 e ISC = 20% → H20 = 27 cm
VIII-36
N = 7 x 106 e ISC = 12% → H12 = 37 cm
Resolvendo-se as inequações básicas, teremos:
R.KR + B.KB > H20
7,5 x 2,0 + B x 1,0 > 27 → B > 12 → Adotar-se-á B = 15 cm
R.KR + B.KB + h20.Ksub > Hn
7,5 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 > 37 → h20 > 7 cm
Como a sub-base é granular a espessura mínima, que será a adotada, é h20 = 15 cm.
4. Dimensionar o pavimento para uma estrada em que N = 6 x 107, sabendo-se
que o subleito apresenta um ISC = 8%, dispondo-se de material granular para sub-base,
com ISC = 40%, e para a base, com ISC = 80%.
Solução:
Como N = 6 x 107, o revestimento será de concreto asfáltico com 12,5 cm de
espessura, sendo seu coeficiente de equivalência estrutural igual a 2,0.
A base e a sub-base, por serem granulares terão K = 1,0.
Do ábaco “Espessura do Pavimento x N” obtemos:
N = 6 x 107 e ISC = 20% → H20 = 30 cm
N = 6 x 107 e ISC = 8% → H8 = 55 cm
Sendo N = 6 x 107, deve-se substituir na inequação (1) H20 por 1,2.H20.
Resolvendo-se as inequações básicas, teremos:
R.KR + B.KB > 1,2.H20
12,5 x 2,0 + B x 1,0 > 1,2 x 30 → B > 36 – 25 → Adotar-se-á B = 15 cm
R.KR + B.KB + h20.Ksub > Hn
12,5 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 > 55 → h20 > 55 – 25 – 15
Adotar-se-á h20 = 15 cm.