Introdução ao Estudo de Pavimentação

INTRODUÇÃO À

PAVIMENTAÇÃO

TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

Prof. Mário Henrique Furtado Andrade

ESCOPO

1. Terminologia e Conceitos Básicos

2. Breve Histórico da Pavimentação

3. Situação Atual no Brasil

TT

05

1-

PA

VIM

EN

TA

ÇÃ

O

INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO 1

(A) Definições

(B) Tipos de Pavimentos

(C) Camadas Constituintes

(D) Classificação dos pavimentos

(E) Distribuição de Esforços

TERMINOLOGIA E CONCEITOS BÁSICOS

INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 4

Estrutura de múltiplas

camadas construída

sobre a terraplenagem e

destinada, técnica e

economicamente, a

resistir aos esforços

oriundos do tráfego e a

melhorar as condições de

rolamento.

Pavimento

Camada de Terraplenagem

Aplicação de

Revestimento

Processo de

Aplicação


Característica Principal: "COMPLEXIDADE“

– Número de variáveis (materiais, carga, fundação,

clima, NA)

– Circunstâncias variáveis

– Sensibilidade à intemperização e degradação da

superfície

DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS

PAVIMENTO COMO ESTRUTURA


COMPARAÇÃO ENTRE ESTRUTURAS

ESTRUTURA PRÉDIO BARRAGEM PAVIMENTO

1. Área do Terreno Pequena Grande

(concentrado)

Muito grande

(10 x 0,5 x L)

2. Investimento / m² Alto Alto Baixo (Invest.

total muito alto)

3. Coef. Segurança

(quanto ao

cisalhamento)

Alto Relativa / baixos Baixos e

Indefinidos

(Trat. empíricos

/ estatísticos)

4. Cond. Ambientais

(NA e CLIMA)

Irrelevante NA Relevante

Clima –

irrelevantes

Preponderante

(solo saturado

ou hot)


COMPARAÇÃO ENTRE ESTRUTURAS

ESTRUTURA PRÉDIO BARRAGEM PAVIMENTO

5. Vida Útil Longa (+100

anos)

Longa e Indefinida

(tempo de

recorrência)

Curta (10 a 20 anos)

6. Estudo

Geotécnico de

Fundações

Sondagem a

Percussão

(In Situ)

Pormenorizados Sond. Pá e Picareta

(até 1,5m. abaixo do

Greide) exceção p/

solos moles

7. Cargas Estáticas e

bem

definidas

Estáticas e bem

definidas

Dinâmicas,

variáveis e

Estimadas (efeito

Destrutivo

variável)


Tipos de Pavimentos

Pode-se classificar os pavimentos em 3 tipos

Rígidos: placas de concreto de

cimento Portland Flexíveis: revestido de camada

asfáltica e com base de brita ou solo

Semi-rígidos: revestido de camada asfáltica e com

base estabilizada quimicamente (cal, cimento)


Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura

pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto-

cimento) e pavimentos asfálticos, respectivamente, para indicar o tipo de

revestimento do pavimento.

Tipos de Pavimentos

PAVIMENTO FLEXÍVEL OU ASFÁLTICO


PAVIMENTO FLEXÍVEL OU ASFÁLTICO

Obra da Pista

Experimental na

Av. Washington

Soares

Obra do Aeroporto

e detalhe de

compactação

Pavimento Flexível

Classificação pelo Tipo de Revestimento


Nos pavimentos asfálticos, estão em geral presentes

camadas de base, de sub-base e de reforço do subleito

Subleito

Sub-base

Reforço do subleito

Base

Revestimento asfáltico

Estrutura-tipo de pavimento asfáltico

Pavimento Flexível ou Asfáltico


Camadas Constituintes

Regularização do subleito

Camada irregular sobre o subleito. Corrige

falhas da camada final de terraplenagem

ou de um leito antigo de estrada de terra.

Reforço do Subleito

Quando existente, trata-se de uma camada

de espessura constante sobre o subleito

regularizado. Tipicamente um solo argiloso

de qualidades superiores a do subleito.


Sub-base

Entre o subleito (ou camada de reforço deste) e a camada

de base. Material deve ter boa capacidade de suporte.

Previne o bombeamento do solo do subleito para a camada

de base.

Base

Abaixo do revestimento, fornecendo suporte

estrutural. Sua rigidez alivia as tensões no

revestimento e distribui as tensões nas camadas

inferiores.

Camadas Constituintes


Base e Sub-base

Nos pavimentos asfálticos, a camada de base é de grande

importância estrutural. As bases podem apresentar uma das

seguintes diversas constituições:

Granular

Sem Aditivo

Solo; Solo-brita; Brita graduada.

Com aditivo

Solo melhorado com cimento; Solo melhorado com cal.

Coesiva

Com ligante ativo

Solo-cimento; Solo-cal; Concreto rolado.

Com ligante asfáltico

Solo-asfalto; Macadame asfáltico; Mistura asfáltica.

Base Granular: Não tem coesão, não resiste à

tração, dilui as tensões de compressão,

principalmente devido a sua espessura.

Base Coesiva: Dilui as tensões de compressão

também devido a sua rigidez, provocando uma

tensão de tração em sua face inferior.


Brita graduada

Macadame Solo-Cal Solo-Cimento

Base e Sub-base


Flexível

Revestimentos constituídos por associação de agregados e materiais betuminosos. Esta associação pode ser feita de 2 maneiras: penetração ou mistura.

Penetração

Invertida

Simples (capa selante), duplo ou triplo.

Direta

Macadame betuminoso.

Seqüência do serviço de tratamento

superficial

Revestimento

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Mistura

O agregado é pré-envolvido com o material betuminoso, antes da compressão.

Pré-misturado a frio

Ligantes: emulsão asfáltica.

Agregados: vários tamanhos, frios.

Areia-asfalto a frio

Agregado miúdo + emulsão.

Pré-misturado a quente

Ligante: cimento asfáltico.

Agregados: vários tamanhos, aquecidos.

Areia-asfalto a quente

Espessura não deve ser > 5cm.

Agregados miúdos aquecidos + cimento asfáltico

Concreto asfáltico (CA ou CBUQ) e Misturas Asfálticas Especiais SMA, BBTM,

CPA, Gap-graded

agregado mineral graduado, material de enchimento e cimento asfáltico, aquecidos.

Revestimento

Exemplo:

Execução de pré-misturado a frio

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Execução de C.B.U.Q.

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RÍGIDO – CONCRETO-CIMENTO

SUB-BASE (SB) - Pouca contribuição Estrutural

- Controle de bombeamento / expansão / contração

CCP - Concreto de Cimento Portland BASE (B) e REVEST. (R)

Classificação pelo tipo de revestimento


O concreto de

cimento Portland

(ou simplesmente

concreto):

RÍGIDO – CONCRETO-CIMENTO

Pavimento de

concreto-cimento

Paralelepípedos

rejuntados

Nota: Pavimento de blocos

pré-moldados de cimento

comporta-se como flexível



TEXTURIZAÇÃO / MOLDAGEM / ACABAMENTO

Pavimento Rígido - Concreto


JUNTAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS

Pavimento Rígido - Concreto


PAVIMENTO RÍGIDO X FLEXÍVEL



Pavimento Composto

– RA + CCP + SBEQ ou SBG+ (REF)

RÍGIDO

– CCP + RA + BG + SBG + (REF)

FLEXÍVEL

– CCP + RA + BG ou BEQ+ SBEQ ou SBG + (REF)

SEMI - RÍGIDO


Característica ESTRADAS AEROPORTOS

CARGA / RODA (kgf) 5.000 50.000

PRESSÃO PNEUS

(kgf/cm²) 7,0 28,0

N.º REPETIÇÕES 106 a 109 104 a 5 x 104

APLICAÇÃO DAS

CARGAS

0,5 - 10m da

borda 10m centrais

Pavimento Rodoviário x Aeroviário


Distribuição de Esforços / aplicação

PAVIMENTO RÍGIDO X FLEXÍVEL


PAVIMENTO FLEXÍVEL

1 - A carga se distribuí em parcelas proporcionais à

rigidez das camadas

2 - Todas as camadas sofrem deformações elásticas

significativas

3 - As deformações até um limite não levam ao

rompimento

4 - Qualidade do SL é importante pois é submetido a altas

tensões e absorve maiores deflexões



PAVIMENTO RÍGIDO

1 - Placa absorve maior parte das tensões

2 - Distribuição das cargas faz-se sobre uma área

relativamente maior

3 - Pouco deformável e mais resistente à tração

4 - Qualidade de SL pouco interfere no comportamento

estrutural



Defeitos mais comuns

Fadiga

Deformação

permanente

Trilha de roda


Pavimento do Ponto de Vista Estrutural

A solicitação de tráfego e as

características das camadas do

pavimento são de grande

importância estrutural.

Limitar as tensões e

deformações na estrutura do

pavimento, por meio da

combinação de materiais e

espessuras das camadas

constituintes, é o objetivo do

Projeto Estrutural

(Dimensionamento)

(A) Antigüidade

(B) Pós-renascença

(C) Era Moderna

(D) Situação Atual no Brasil

BREVE HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO


Breve Histórico da Pavimentação

Percorrer a história da pavimentação nos remete à

própria história da humanidade, passando pelo

povoamento dos continentes, conquistas

territoriais, intercâmbio comercial, cultural e

religioso, urbanização e desenvolvimento.

As técnicas de pavimentação evoluíram e sempre

evoluirão com os meios de transporte terrestre


Os veículos com rodas de madeira necessitavam de

superfícies revestidas

Civilizações:

Mesopotâmia

Egito

Babilônia

China

Índia

Incas, Maias e Astecas

ANTIGÜIDADE




EGITO

– Uma das mais antigas estradas pavimentadas

implantadas não se destinou a veículos com

rodas, mas a pesados trenós destinados ao

transporte de cargas elevadas. Para construção

das pirâmides (2600-2400 aC), vias com lajões

justapostos em base com boa capacidade de

suporte. Atrito era amenizado com

umedecimento constante (água, azeite, musgo

molhado)



ÁSIA

Estrada de Semíramis (600a.C.) – entre as cidades da

Babilônia e Ecbatana; cruzava o Rio Tigre; transformou-

se hoje em estrada asfaltada.

Estrada Real (500a.C.) – na Ásia Menor ligando Iônia

(Éfeso) do Império Grego ao centro do Império Persa,

Susa; concluída em 323 a.C (400 anos para concluir);

2840 km de extensão; 93 dias de percurso (30 km por

dia).

À época de Alexandre, o Grande (anos 300a.C.), havia a

estrada de Susa até Persépolis, passando por um posto

de pedágio, as Portas Persas, possibilitando o tráfego de

veículos com rodas desde o nível do mar até 1.800m de

altitude



Velhos caminhos da China (200a.C.) e Índia

Destaque: Estrada da Seda, uma das rotas de comércio mais antigas e historicamente importantes devido a sua grande influência nas culturas da China, Índia, Ásia e também do Ocidente.

A Estrada da Seda não existia apenas com o propósito do comércio da seda, mas de diversos outros bens como ouro, marfim, animais e plantas exóticas. A mercadoria mais significativa carregada nesta rota não era a seda, mas a religião, o budismo.



Apogeu da Estrada da Seda foi na dinastia Tang (anos 600d.C.) e, após um período de declínio, voltou a se tornar importante com o surgimento do Império Mongol sob a liderança de Gêngis Khan (anos 1200d.C.), por ser o caminho de comunicação entre as diversas partes do Império.

Um dos visitantes mais conhecidos e melhor documentado na história da estrada foi Marco Pólo, negociante veneziano, que iniciou suas viagens com apenas 17 anos em 1271 (Bohong, 1989).


Os veículos com rodas de aço necessitavam de estruturas

mais resistentes

Civilizações:

– Grécia

– Império Romano

BREVE RELATO HISTÓRICO

ANTIGÜIDADE



O sistema viário romano já existia

anteriormente à instalação do Império,

embora o mesmo tenha experimentado

grande desenvolvimento a partir de então.

Portanto, há mais de 2000 anos os romanos

já possuíam uma boa malha viária, contando

ainda com um sistema de planejamento e

manutenção. A mais extensa das estradas

contínuas corria da Muralha de Antonino, na

Escócia, à Jerusalém, cobrindo

aproximadamente 5.000km (Hagen, 1955).


Via Ápia

Próximo a

Roma, Itália

Lyon,

França

Pompéia,

Itália

ROMANOS

Viae publicae; Viae militare;

Actus (vias locais); Privatae

Pavimento (espessura 1m-1,5m)

Fundação: pedras grandes

Camada Intermediária: areia, pedregulho, argila

Camada de Superfície: pedras nas bordas, pedregulhos, limalha

de ferro (espessura 5cm-7,5cm, podendo chegar a 60cm)

Tempo e tráfego tiraram o

material ligante

Grande

declividade: > 6%

Vias não tinham

um traçado suave

como hoje



VIA ÁPIA - ROMA

Summun dorsun

Nucleus

Statumen

Rudus


IDADE MÉDIA

A partir da queda do Império Romano (476d.C.), e durante os

séculos seguintes, as novas nações européias fundadas perderam

de vista a construção e a conservação das estradas.

A França foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do

transporte no comércio, dando importância à velocidade de viagem.

Carlos Magno, no final dos anos 700 e início dos anos 800,

modernizou a França e também no que diz respeito ao progresso

do comércio por meio de boas estradas.

Séculos X a XII de pouco cuidado com os Caminhos Reais da

França; este descuido é uma das causas da decadência da Europa

civilizada. Mudança significativa no reinado de Felipe Augusto

(1180-1223), a partir do qual a França passa a ter novamente a

preocupação de construir novas estradas e conservá-las.



AMÉRICA

Império Inca (1400’s), Peru (Equador, Argentina, Bolívia, Chile)

• O alemão Alexander Von Humboldt, combinação de cientista e viajante que durante os anos de 1799 e 1804 realizou expedições científicas por várias partes da América do Sul, qualifica as estradas dos incas como “os mais úteis e estupendos trabalhos realizados pelo homem”

• Sistema viário avançado (pedestres e animais de carga); 30 a 40.000km; definiram a rede peruana de estradas.

• A estrada do sol: Trechos de 1m até 16m de largura, presença de armazéns e refúgios espaçados ao longo da estrada, pontes, túneis, contenções, drenos, etc

Império Maia (300’s AC), México – ligando centros, povoados e portos do mar; sacbeob – estradas brancas



PÓS-RENASCENÇA

Os ingleses, observando a forma como eram calçados os caminhos da França, conseguiram construir as vias mais cômodas, duráveis e velozes da Europa, o que foi importante para o progresso da indústria e comércio do país.

Já à época havia uma grande preocupação com diversos aspectos hoje sabidamente importantes de considerar para uma boa pavimentação: drenagem e abaulamento; erosão; distância de transporte; compactação; sobrecarga; marcação.

Nomes importantes: Tresaguet (França); Telford (Escócia) e McAdam (Inglaterra)



MacAdam (1756 - 1836) e Telford (1754 - 1834)

– Importância da compactação

– Estruturas mais leves

– Bases bem drenadas (Drenagem)

– Manutenção contínua (Manutenção)

– Estabilização granulométrica

– Revestimentos mais confortáveis - cascalhos,

paralelepípedos

PÓS-RENASCENÇA



- TELFORD



- MACADAM



- MACADAM

Núcleo do Pavimento de Macadam



Histórico Brasileiro

1560 – Caminho do Mar – ligação São Vicente – Piratininga recuperada em 1661 como Estrada do Mar em 1790 vira Calçada de Lorena

1792 – Estrada Santos - São Paulo: lajes de pedra

1726 – Caminho do Ouro – Minas ao Rio – Resquícios em Parati e várias outras cidades. Também chamada Estrada Real (Estrada Velha de Parati e Nova que vai para o Rio de Janeiro)

1865 – Estrada de rodagem União e Indústria (144km) ligando Petrópolis a Juiz de Fora (foto) – primeira estrada a usar macadame como base/revestimento no Brasil

Até aqui era usual o calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal


Caminho do Mar no Século 20


Caminho do Ouro (1726) –

Minas – Parati


Resquícios do Caminho do

Ouro (1726), Parati (2003)


Estrada Real


Rio de Janeiro – Juiz de Fora Construída por Mariano Procópio – por concessão de D. PedroII – ações na bolsa

União Indústria


Rio de Janeiro – Juiz de Fora

Construção 1856 -1861 – 144km

União Indústria


Século XIX (1ª Metade): Ferrovias

Século XIX (2ª Metade): Goodyear (pneus), Dumlop

(vulcanização), Daimler (motor)

1890 - Penhard / Lassar - automóvel de benzina

Século XX: (Evolução Tecnológica do automóvel)

– 1905: Asfalto

– 1909: Placas CCP

– 1920: HRB

– 1940: USACE

– 1950: WASHO

– 1960: AASHO Manuais 66/72/86/93/2000

– 1982: PICR (HDM)

– 1993: SHRP

ERA MODERNA



1906 – Calçamento asfáltico em grande escala na cidade

do Rio de Janeiro – CAN (Trinidad)- Prefeito Rodrigues

Alves

1913 – Rodovia Santos - São Paulo

1922 – Estrada Rio - Petrópolis – Pavimento de concreto

Malha ferroviária brasileira: 3.000km

1937 – Criação do DNER

1942 – Contato com engenheiros norte-americanos que

construíram pistas de aeroportos e estradas de acesso

durante a 2ª Guerra Mundial (Belém, Fortaleza, Natal,

Recife, Maceió e Salvador) - CBR



1942 – 1.300km de rodovias pavimentadas, uma

das menores extensões da América Latina

1945 – Rodovia Rio - Bahia

1950 – Pavimentação da Rio - São Paulo (Dutra):

Sem estudo geotécnico, com espessuras constantes

de 35cm (20cm de base de macadame hidráulico e

15cm de um revestimento de macadame betuminoso

por penetração dosado pela regra “a quantidade de

ligante é a que o agregado pede”.

Melhoria das estradas vicinais



1959 – Criação da Associação Brasileira de

Pavimentação (ABPv)

1960 – Fim do Governo de Juscelino Kubischek-

criação de Brasília – Estradas radiais e Plano

Nacional de Viação

Malha ferroviária totalizava 38.000km

1964 – Alguns projetos de pavimentação do Governo

militar:

Transamazônica

Ponte Rio - Niterói



1986 – 95.000km de rodovias pavimentadas:

45.000km federais e

50.000km estaduais e municipais

1988 – 140.000km de rodovias pavimentadas (maior

extensão da América Latina)

Malha ferroviária: 30.000km

1996 – Início do programa de concessões

2002 – 165.000km de rodovias pavimentadas

55.000km federais

1.600.000km de rodovias não pavimentadas (federais,

estaduais e municipais)




2005

190.000km de rodovias pavimentadas

55.000km federais

1.700.000km de rodovias não pavimentadas

(federais, estaduais e municipais)


Produção de Asfalto: 1.300.000t/ano

SITUAÇÃO ATUAL (2010)

Condição precária em grande parte da malha federal, muitos

acidentes geotécnicos, quedas de pontes, taludes, etc

Alguns estados tem ampliado sua malha e introduzido novas

técnicas de pavimentação



Rede implantada no auge da construção (décadas de 60 e

70) está se deteriorando intensamente.

Condição atual de maior parte da rede é de regular a ruim

com tendência a deterioração acelerada

A reabilitação da rede exige recursos três a cinco vezes

superior do que custaria a conservação no momento

oportuno.

SITUAÇÃO ATUAL NO BRASIL

PESQUISA CNT DE RODOVIAS / 2010



Fonte: DNIT 2000

aPESQUISA CNT DE RODOVIAS 2010



Fonte: DNIT 2000

aPESQUISA CNT DE RODOVIAS 2010

• Boletim Estatístico

• Boletim Novo

• Principais Dados

• Boletim Econômico

• Relatório Gerencial –

•11- Análise Sócio –econômica das rodovias

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Introdução ao Estudo de Pavimentação