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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
CAROLINA BERTI
DISPOSITIVOS DE RETORNO EM RODOVIAS – ESTUDOS DE PAVIMENTAÇÃO
SÃO PAULO 2009
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Orientador: Profº Me. Eng. Célio Daroncho
CAROLINA BERTI
DISPOSITIVOS DE RETORNO EM RODOVIAS – ESTUDOS DE PAVIMENTAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi
SÃO PAULO 2009
3
Trabalho____________ em: ____
de_______________de 2009.
______________________________________________
Profº Me. Eng. Célio Daroncho
______________________________________________
Profº Drº Antônio Rubens Portugal Mazzilli
CAROLINA BERTI
DISPOSITIVOS DE RETORNO EM RODOVIAS – ESTUDOS DE PAVIMENTAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4
Dedico aos meus amados:
mãe, pai, irmão e noivo,
por toda a força e compreensão.
Amo vocês!
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me dado todas as condições para realização de meus
sonhos. Meus agradecimentos também às pessoas que conviveram comigo nesta
etapa e de forma direta ou indireta colaboraram para a elaboração deste Trabalho
de Conclusão de Curso e foram companheiros durante a realização e conclusão da
Graduação em Engenharia Civil.
6
RESUMO
Este trabalho apresenta dois estudos de caso referentes a projetos de pavimentação para implantação e readequação de dispositivos de retorno em rodovias. Os estudos de pavimentação englobam levantamento de dados, realização de cálculos e análise dos resultados, isto é, objetivam avaliar os pavimentos existentes, tanto no âmbito funcional quanto estrutural, indicando a necessidade de reforço do pavimento e também a realização de dimensionamentos e verificações mecanísticas de pavimentos propostos. Palavras Chave: RODOVIAS, PAVIMENTAÇÃO, PAVIMENTO FLEXÍVEL, AVALIAÇÃO FUNCIONAL E ESTRUTURAL, DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS
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ABSTRACT This paper presents two case studies relating to pavement projects for implementation and adjustment of devices return on highways. Studies of pavement include data collection, calculations and analysis of results, ie, aimed at assessing the existing pavement, both in functionally and structurally, indicating the need to strengthen the pavement and the execution of dimensioning and verification of mechanistic pavements proposed. Key Worlds: HIGHWAYS, PAVING, FLEXIBLE PAVEMENT, FUNCTIONAL AND ESTRUCTURAL EVALUATION, DESIGN OF PAVEMENTS
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LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 – Seção típica de pavimento flexível ........................................................ 33
Figura 5.2 – Defeitos em pavimentos flexíveis. ......................................................... 40
Figura 5.3 – Efeito da carga sobre o pavimento ........................................................ 51
Figura 5.4 – Gráfico de determinação de espessura do pavimento .......................... 63
Figura 6.1 – Vista aérea do trecho da Rodovia SP-280 em estudo ........................... 73
Figura 6.2 – Foto do Acostamento da SP-280 .......................................................... 78
Figura 6.3 – Gráfico: Raio de curvatura medido no sentido Capital – SP-280 .......... 83
Figura 6.4 – Gráfico: Raio de curvatura medido no sentido Interior – SP-280 .......... 83
Figura 6.5 – Representação da aplicação da carga no pavimento em estudo da SP-
280 ..................................................................................................................... 89
Figura 6.6 – Foto aérea do trecho da Rodovia BR-116 e do Dispositivo de Retorno 91
Figura 6.7 – Vista Aérea do Dispositivo da Rodovia BR-116 em estudo ................... 96
Figura 6.8 – Representação da aplicação da carga no pavimento em estudo da BR-
116 ................................................................................................................... 101
Figura 7.1 – Pavimento Existente (Dispositivo da SP-280) – fresagem e
recapeamento .................................................................................................. 104
Figura 7.2 – Pavimento Existente do Dispositivo (BR-116) – reforço do pavimento 105
Figura 7.3 – Pavimento Existente do Dispositivo (BR-116) – reforço do pavimento 105
Figura 7.4 – Pavimento Novo proposto para Dispositivo (SP-280) ......................... 106
Figura 7.5 – Pavimento Novo proposto para Dispositivo (BR-116) ......................... 107
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LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 – Coeficientes estruturais ........................................................................ 62
Tabela 5.2 – Tipos de solo ........................................................................................ 65
Tabela 5.3 – Coeficientes estruturais - VE ................................................................. 67
Tabela 6.1 – Resumo dos resultados de ensaios – SP-280 ...................................... 75
Tabela 6.2 – Cálculo do IGG – acostamento sentido Capital – SP-280 .................... 79
Tabela 6.3 – Cálculo do IGG – acostamento sentido Interior – SP-280 .................... 79
Tabela 6.4 – Resultados obtidos na SP-280 – Sentido Capital ................................. 81
Tabela 6.5 – Resultados obtidos na SP-280 – Sentido Interior ................................. 82
Tabela 6.6 – Dimensionamentos preliminares do pavimento novo – SP-280 ........... 87
Tabela 6.7 – Resumo das propriedades das camadas do pavimento novo – SP-280
........................................................................................................................... 89
Tabela 6.8 – Deformações admitidas pelos modelos de fadiga – SP-280 ................ 90
Tabela 6.9 – Deformações atuantes no pavimento novo – SP-280 .......................... 90
Tabela 6.10 – Resumo dos resultados de ensaios – BR-116 ................................... 93
Tabela 6.11 – Dimensionamentos preliminares do pavimento: Novo ramo –
Dispositivo BR-116 ............................................................................................. 99
Tabela 6.12 – Resumo das propriedades das camadas do pavimento: Novo ramo –
Dispositivo da BR-116 ...................................................................................... 101
Tabela 6.13 – Deformações admitidas pelos modelos de fadiga: Novo Ramo – BR-
116 ................................................................................................................... 102
Tabela 6.14 – Deformações atuantes na estrutura proposta: Novo Ramo – BR-116
......................................................................................................................... 102
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO American Association of Highways and Transportation Officials
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ALC
ALP
ATC
ATP
Afundamento de Consolidação Local
Afundamento Plástico Local
Afundamento de Consolidação da Trilha
Afundamento Plástico da Trilha
BGS Brita Graduada Simples
CBR California Bearing Ratio
CBUQ Concreto Betuminoso Usinado à Quente
COPPE/UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro
D Desgaste
DER/SP Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
ELSYM Elastic Layered System
E
Ex
Escorregamento
Exsudação
FEPAVE Finite Element Analysis of Pavement
FHWA
FI
Federal Highway Administration
Fissuras
FWD Falling Weight Deflectometer
IGG Índice de Gravidade Global
IGI Índice de Gravidade Individual
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IP Instrução de Projeto
IPR/DNER Instituto de Pesquisa Rodoviária
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
ISC
J
JE
Índice de Suporte Califórnia
Trincas tipo “Jacaré” sem Erosão nas Bordas
Trincas tipo “Jacaré” com Erosão nas Bordas
JULEA Programa Computacional
LD Lado Direito
LE Lado Esquerdo
ME Método de Ensaio
NBR
O
Norma Brasileira
Ondulação
OAE
P
Obra de Arte Especial
Panela
PAVE Programa Computacional
PI Poço de Inspeção
PRO
PSI
RS
RP
Procedimento
Índice de Serventia Atual
Remendo Superficial
Remendo Profundo
TB
TBE
Trincas tipo “Bloco” sem Erosão
Trincas tipo “Bloco” com Erosão
TER Terminologia
TLC Trincas Longitudinais Curtas
12
TLL Trincas Longitudinais Longas
TRB Transportation Research Boarding
TRR Trincas de Retração
TTC Trincas Transversais Curtas
TTL Trincas Transversais Longas
USA United States of America
USACE United States Army Corps of Engineers
VDM Volume Diário Médio
VDMc Volume Diário Médio Característico
Vm Volume Médio
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LISTA DE SÍMBOLOS
B Espessura da Base
d Valor de Deflexão
Dadm Valor Admissível
Dc Deflexão Característica
Do Deflexão no Ponto de Aplicação da Carga
Dp Deflexão de Projeto
D1
ε Deflexão na Distância
Módulo de Elasticidade
fa Frequência Absoluta
FC Fator de equivalência de Carga
FE Fator de Eixo
fp Fator de Ponderação
fr Frequência Relativa
FR Fator Climático Regional
Fx
HB
HCB
HCG
he
hef
Hm
Fator de Distribuição por Faixa
Espessura da Camada Betuminosa
Espessura Final da Camada Betuminosa
Espessura da Camada Granular
Espessura da Camada Betuminosa
Espessura Efetiva
Espessura Equivalente do Pavimento
Hn
hn
Espessura Equivalente Sobre o Reforço do Subleito
Espessura do Reforço do Subleito
HR Cálculo da Espessura de Reforço
HSB Espessura da Sub-base
Ht1 Espessura Equivalente
Ht2 Espessura Correspondente
H20 Espessura Equivalente Sobre a Sub-base
I1 e I2 Constantes em Função do Tipo de Solo
K Coeficiente Estrutural
KB Coeficiente Estrutural da Base
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KR Coeficiente Estrutural do Revestimento
Kref Coeficiente Estrutural do Reforço
KS Coeficiente Estrutural da Sub-base
MR Módulo de Resiliência
N Número de Estações Inventariadas
N
n
ν
t0,90
Número de Repetições de Carga Equivalente a um Eixo de
8,2 tf equivalente a 80 kN
Número de amostras ensaiadas
Coeficiente de Poisson
Distribuição t de student
σ
σ Desvio Padrão da Amostra
Tensão
p Carga de Roda
Pt
Q
Perda de Serventia ao Longo do Tempo
Carga
Rc Raio de Curvatura
S Silte na Fração Fina
SN Número Estrutural
VE Coeficiente Estrutural da Camada Betuminosa
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SUMÁRIO p.
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 18
2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 20
2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................... 20
2.2 Objetivo Específico ................................................................................................. 20
3. MÉTODO DE TRABALHO ................................................................................ 21
4 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 23
5 PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA ...................................................................... 24
5.1 Considerações sobre a Malha Rodoviária ........................................................ 24
5.1.1 Breve Histórico ....................................................................................................... 24
5.1.2 Classificação Rodoviária ...................................................................................... 26
5.1.3 Nomenclatura e Definições do Meio Viário ....................................................... 28
5.2 Pavimentação – Definição e Tipos de Pavimentos ........................................ 30
5.2.1 Pavimento Flexível ................................................................................................ 31
5.2.2 Pavimento Semi-rígido .......................................................................................... 33
5.2.3 Pavimento Rígido ................................................................................................... 34
5.2.4 Desempenho de Pavimentos Flexíveis e Rígidos ............................................ 35
5.3 Patologias em Pavimentos Rodoviários ........................................................... 36
5.3.1 Fenda ....................................................................................................................... 37
5.3.2 Afundamento .......................................................................................................... 38
5.3.3 Ondulação ou Corrugação ................................................................................... 38
5.3.4 Escorregamento ..................................................................................................... 38
5.3.5 Exsudação .............................................................................................................. 39
5.3.6 Desgaste ................................................................................................................. 39
5.3.7 Panela ou Buraco .................................................................................................. 39
5.3.8 Remendo ................................................................................................................. 39
5.3.9 Ilustrações dos Defeitos em Pavimentos ........................................................... 40
16
5.4 Parâmetros de Projetos de Pavimentos ............................................................ 41
5.4.1 Tráfego .................................................................................................................... 41
5.4.2 Capacidade de Suporte do Subleito ................................................................... 43
5.5 Avaliação Funcional e Estrutural de Pavimentos Flexíveis ......................... 44
5.5.1 Método de Avaliação Funcional .......................................................................... 45
5.5.2 Método de Avaliação Estrutural ........................................................................... 49
5.6 Projeto de restauração de Pavimentos Flexíveis ........................................... 54
5.6.1 Procedimento DNER-PRO 011/1979 ................................................................. 54
5.6.2 Procedimento DNER-PRO 269/1979 ................................................................. 56
5.7 Métodos de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis ............................. 59
5.7.1 Método do DNER ................................................................................................... 60
5.7.2 Método do DER ...................................................................................................... 64
5.7.3 Método da Resiliência ........................................................................................... 64
5.7.4 Método da AASHTO .............................................................................................. 67
5.8 Mecânica dos Pavimentos .................................................................................... 70
6 ESTUDOS DE CASO – PROJETOS DE PAVIMENTAÇÃO ............................. 72
6.1 Implantação de Dispositivo de Retorno na Rodovia SP-280 ....................... 72
6.1.1 Características da Rodovia Presidente Castelo Branco – SP-280 ................ 73
6.1.2 Propriedades Geológico-geotécnicas no trecho em questão ......................... 75
6.1.3 Tráfego do trecho em estudo ............................................................................... 77
6.1.4 Avaliação Funcional – Inventário do Pavimento Existente ............................. 78
6.1.5 Avaliação Estrutural – Condição deflectométrica do pavimento existente ... 80
6.1.6 Reforço do pavimento existente .......................................................................... 83
6.1.7 Dimensionamento da Estrutura do Pavimento Novo ....................................... 85
6.1.8 Verificação e Compatibilização por Critérios Mecanísticos ............................ 87
6.2 Readequação de Dispositivo de Retorno Existente – BR-116 .................... 90
6.2.1 Características da Rodovia Presidente Dutra – BR-116 ................................. 92
6.2.2 Propriedades Geológico-geotécnicas do trecho em questão ......................... 93
6.2.3 Tráfego do trecho em estudo ............................................................................... 94
6.2.4 Avaliação Estrutural – Condição deflectométrica do pavimento existente ... 95
17
6.2.5 Reforço do pavimento existente .......................................................................... 96
6.2.6 Dimensionamento da Estrutura do Pavimento Novo ....................................... 97
6.2.7 Verificação e Compatibilização por Critérios Mecanísticos ............................ 99
7 ANÁLISE DOS RESULTADOS ....................................................................... 103
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................. 109
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 111
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1. INTRODUÇÃO
Nas últimas décadas a rede rodoviária sofreu uma enorme evolução, quer ao nível
da sua extensão, quer ao nível do volume de tráfego e das respectivas cargas.
Atualmente, verifica-se um aumento da necessidade de avaliações do pavimento,
seja estruturalmente, seja funcionalmente. Além disso, métodos de
dimensionamentos de pavimentos estão associados a novas tecnologias, estudos e
experimentos.
A avaliação funcional objetiva definir a qualidade do pavimento, de acordo com as
exigências dos usuários das vias, quanto ao conforto e à segurança e, a avaliação
estrutural do pavimento procura definir o estado da estrutura do pavimento quanto à
capacidade de suportar as cargas para qual foi projetado.
Os dimensionamentos de estruturas de pavimentos flexíveis são baseados em
modelos empíricos e mecanísticos, importados e nacionais. Os métodos de
dimensionamentos baseiam-se, geralmente, em parâmetros de volume de tráfego e
carregamento atuantes sobre o pavimento, assim como estudo geotécnico do
material do subleito local e de materiais importados, utilizados na estrutura do
pavimento.
Além disso, os dimensionamentos de pavimentos implicam em definição de
espessuras e escolha de materiais adequados, incluindo também avaliação de
desempenho da estrutura através das características e do comportamento dos
materiais que compõem o pavimento, tais como o módulo resiliente, coeficiente de
Poisson e determinação de deformações, tensões e deslocamentos desenvolvidas
sob as cargas a que está sujeita, tanto na superfície quanto em quaisquer pontos
escolhidos dentro do pavimento.
Complementando, tais comportamentos podem ser verificados através de
levantamento de defeitos do pavimento, avaliação estrutural utilizando métodos
destrutivos ou não-destrutivos, por simulações das condições de campo em
19
laboratório e também através de análise mecanística, com a utilização de programas
computacionais.
Através destes levantamentos, procede-se a análise de aproveitamento dos
pavimentos existentes e a necessidade de reparos superficiais ou dimensionamento
de reforço, quando a estrutura não atende às solicitações de tráfego previstas.
Neste trabalho, os estudos de caso apresentados demonstrarão os procedimentos
necessários para a avaliação de um pavimento existente, que será solicitado de uma
forma diferente quando da implantação ou readequação de dispositivo de retorno
nas rodovias, além de dimensionamentos de espessuras de reforços de pavimento e
estruturas de pavimentos novos serem executados para os dispositivos citados.
Finalmente, para a elaboração de projeto de pavimentação, o conhecimento do
local, da classificação da via e de sua geometria, a definição do tipo de pavimento, a
avaliação funcional e estrutural, o estudo de tráfego e análises geotécnicas e a
realização de métodos de dimensionamentos de pavimento incluindo a análise
mecanística, são itens básicos para obtenção de um bom resultado.
20
2. OBJETIVOS
Este trabalho tem por objetivo demonstrar através de revisão bibliográfica e estudo
de caso informações na área de pavimentação, apresentando o estudo dos
pavimentos para obras viárias, através de métodos de dimensionamentos e
avaliações das condições superficiais e estruturais do pavimento.
2.1 Objetivo Geral
Apresentar as avaliações funcionais e estruturais pertinentes ao estudo das
condições do pavimento existente e demonstrar os métodos de dimensionamentos
de pavimentos flexíveis disponíveis na bibliografia.
2.2 Objetivo Específico
Um dos objetivos específicos é apresentar os tipos, métodos e cálculos realizados
no dimensionamento de pavimentos flexíveis, inclusive análise mecanística do
pavimento.
Indicar quais são as avaliações necessárias para o estudo das condições do
pavimento existente, tanto no âmbito funcional quanto estrutural, apresentando os
defeitos superficiais e os problemas na estrutura do pavimento, inclusive
reaproveitamento do pavimento existente e possível projeto de reforço, torna-se
também um objetivo específico.
E finalmente realizar, através de estudos de caso, projetos de pavimentação para
implantação de dispositivo de retorno em desnível na Rodovia Presidente Castelo
Branco (SP-280) e readequação de dispositivo de retorno existente em operação na
Rodovia Presidente Dutra (BR-116).
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3. MÉTODO DE TRABALHO
A pesquisa caracteriza-se inicialmente por revisão bibliográfica de itens relacionados
à pavimentação viária rural, apresentando breve história da pavimentação no Brasil,
descrevendo os tipos de pavimentos usualmente construídos, os materiais
constituintes da estrutura do pavimento, a importância dos dados do subleito e do
tráfego local, os principais métodos utilizados em projetos de pavimentação, as
patologias encontradas no sistema viário e as avaliações das condições do
pavimento já executado, avaliando-o durante sua vida útil.
Em seguida, são apresentados estudos de caso utilizando-se de projeto de
pavimentação para implantação e readequação de dispositivo de retorno em
desnível em rodovias, no qual foram necessárias informações obtidas de estudo “in
situ” e laboratoriais e uso da bibliografia literária disponível para análise e cálculos
sobre a melhor providência a ser tomada.
A revisão bibliográfica foi abstraída de livros, normas, artigos científicos, trabalhos
acadêmicos e relatórios técnicos, na qual servirá para apresentar e embasar sobre o
estudo de caso em questão.
Os estudos de caso contemplam dados reais que foram obtidos de estudos de
campo e de laboratório, que juntamente com cálculos e informações técnicas e
acadêmicas permitem a análise necessária ao projeto de pavimentação.
Os primeiros itens do capítulo de revisão bibliográfica englobam as principais
informações referentes à pavimentação rodoviária, dando base ao entendimento do
que tratará o trabalho em questão.
Para completar o embasamento para o fundamento dos estudos de caso, torna-se
necessário o conhecimento dos dados necessários para o projeto de pavimentação
e como estas informações podem ser obtidas ou averiguadas, o que torna
imprescindível a apresentação de normas, métodos de ensaios e conseqüentemente
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métodos de avaliação dos pavimentos existentes e tipos de dimensionamentos para
pavimentos flexíveis; sendo estes itens parte integrantes do corpo do capítulo de
revisão bibliográfica, designada como Pavimentação Rodoviária.
O próximo capítulo, referente aos estudos de caso, trata primeiramente da
implantação do dispositivo de retorno em desnível na Rodovia Presidente Castelo
Branco, e deverá abranger todas as informações sobre o projeto proposto e o
segmento da Rodovia em questão. Posteriormente, no mesmo capítulo, tratará de
readequação do dispositivo de retorno na Rodovia Presidente Dutra, também
abrangerá todas as informações sobre o projeto proposto e o segmento da Rodovia
em questão.
A seguir, ainda no capítulo referente aos estudos de caso, serão apresentados de
forma prática, ou seja, dando ênfase a tabelas e gráficos, as informações
provenientes de estudos experimentais e os cálculos realizados para o projeto de
pavimentação, como avaliação funcional e estrutural, dimensionamentos de reforços
de pavimentos e estruturas de pavimentos novos e análise mecanística.
As soluções são apresentadas ao final do capítulo sobre os estudos de caso, com
proposta de estrutura de pavimento para o dispositivos e indicadores das condições
dos pavimentos existentes nas duas rodovias em questão.
E, finalmente, no capítulo sobre considerações finais, caberá a discursão sobre os
pavimentos propostos nos dispositivos e os aproveitamentos das estruturas
existentes, como faixas integrantes dos dispositivos de retorno.
23
4 JUSTIFICATIVA
A construção de uma nova estrutura de pavimento ou reforço de um pavimento
existente depende de estudos na área de pavimentação, sendo que análise do
estado de conservação funcional e estrutural do pavimento existente torna-se muito
importante, assim como cálculos e metodologias de dimensionamentos de
pavimentos novos são fundamentais.
A análise funcional e estrutural de pavimentos em operação serve para dar
embasamento ao estudo de manutenção, reforço do pavimento e aproveitamento ou
não de pistas existentes, como por exemplo, quando da adequação viária e
implantação dispositivos de retorno que gerarão novos fluxos de tráfego.
Este trabalho de pesquisa descreve as principais patologias existentes no pavimento
rodoviário e os mais freqüentes métodos de avaliação das condições de pavimentos
flexíveis, tornando imprescindível o estudo de normas, métodos e cálculos
disponíveis na literatura e que são utilizados na prática de projetos de pavimentação.
Os métodos de dimensionamentos de pavimentos flexíveis são vastos na literatura
técnica e muitos são freqüentemente utilizados por projetistas. Caberá este trabalho
apresentar muitas destas metodologias, principalmente as utilizadas no estudo de
caso.
O pavimento rodoviário deve ser dimensionado tendo em vista os materiais
disponíveis, o tráfego previsto para o período de projeto e as características locais.
Assim sendo, justifica-se conhecer os tipos de dimensionamentos para obter as
melhores soluções técnicas, de tal forma que se proteja o subleito contra a geração
de deformações plásticas excessivas e as camadas asfálticas do processo de fadiga
decorrente do carregamento cíclico do tráfego previsto.
24
5 PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA
Neste capítulo são apresentados tópicos comumente utilizados na área de pesquisa
em questão, a pavimentação rodoviária. Deste modo, para o melhor entendimento
do texto serão abordados: malha rodoviária, definição de pavimentação e tipos de
pavimentos, patologias em pavimentos rodoviários, avaliação funcional e estrutural
de pavimentos flexíveis e métodos de dimensionamentos de estruturas de
pavimentos flexíveis.
5.1 Considerações sobre a Malha Rodoviária
A rede rodoviária apresenta fatos históricos, classificações e definições que servem
como embasamento para o estudo das diversas áreas de atuação. Entretanto, no
presente trabalho a área de pavimentação será melhor abordada, conforme pode ser
observado nos itens seguintes.
5.1.1 Breve Histórico
As rodovias tiveram sua origem marcada desde a antiguidade, onde caracterizavam-
se por caminhos e trilhas percorridos pelo homem e por animais, com o intuito de
locomoção e deslocamento, unindo povoados e pontos comerciais. Seu
desenvolvimento sempre esteve diretamente ligado à civilização e ao
desenvolvimento sócio-econômico.
Destacam-se nos itens a seguir os principais marcos relacionados às estradas, cujas
datas foram extraídas de Souza (1981), cabendo informar que algumas informações
datam de épocas um pouco diferentes em algumas bibliografias:
• Seis mil Antes de Cristo: primeiros conhecimentos do Egito remontam a
existência de estradas;
• Três mil Antes de Cristo: Extensa rede de estradas nas terras dos Faraós;
• 499 Antes de Cristo: Romanos introduziram a Lei das Doze Tábuas;
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• 312 Antes de Cristo: Construção da Via Ápia, ligando Roma a Cápia;
• 123 Antes de Cristo: O Tribuno Caio Graco calçou as estradas romanas mais
importantes, medindo-as e indicando a cada milha os marcos com pedra;
• Após Queda Império Romano: Existência de mais de 10.000 milhas de ótimas
estradas, que devido a este fato histórico foram abandonadas e deterioradas;
• Ano de 1716: Implantação da Administração das Pontes e Calçadas na França;
• Ano de 1826: Criação de camada de Macadame – processo de brita e material
pulverulento. O nome macadame é em homenagem ao seu criador inglês: Mac
Adam;
• Anos de 1836 e 1880: Leis Francesas para Construção e Conservação das
Estradas;
• Ano de 1908: Primeira grande viagem de automóvel no Brasil, entre Rio de
Janeiro e São Paulo, com 876 horas de duração;
• Ano de 1925: Segunda viagem de automóvel, também entre as duas cidades
citadas acima, porém com duração de 144 horas;
• Ano de 1928: inauguração de Rodovia ligando Rio de Janeiro a São Paulo, no
governo de Washington Luiz. Neste mesmo governo foi iniciado o
desenvolvimento da política Rodoviária no Brasil;
• Ano de 1934: Criação do DER-SP – Departamento de Estradas de Rodagem de
São Paulo, em 02 de julho deste ano. Através de contratos firmados com o IPT –
Instituto de Pesquisas Tecnológicas, também criado nesta época, conseguiu
algumas mudanças fundamentais, mesmo já possuindo grande autonomia
técnica;
• Década de 1940: Criação do Fundo Rodoviário dos Estados e Municípios –
Decreto-Lei 2615/40;
• Ano de 1945: Aplicação Lei Federal 8463/45 – lei Joppert, com intuito de
regularizar e providenciar o financiamento de construções de estradas federais,
estaduais e municipais;
• Década de 1950: Implantação da indústria automobilística no Brasil e início do
processo de construção de rodovias.
Segundo Costa e Figueiredo (2001), o Decreto-Lei de 27 de dezembro de 1.945,
também conhecido como “Lei Joppert”, criou o Fundo Rodoviário Nacional,
26
reorganizou o DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem e
possibilitou a criação dos DER’s – Departamentos de Estradas de Rodagem.
Sendo assim, a área rodoviária sempre esteve em constante progresso, marcada
por evoluções sócio-econômicas e nos últimos tempos evoluções principalmente
técnicas, através de desenvolvimento de novas tecnologias referentes ao estudo,
projeto, melhoria e implantação de itens rodoviários.
5.1.2 Classificação Rodoviária
As rodovias podem ser classificadas de acordo com diversos âmbitos:
administrativa, funcional e técnica.
Com relação à jurisdição, as rodovias federais podem ser divididas, conforme
descrito em Terminologias Rodoviárias – Departamento Nacional de Infraestrutura
de Transportes – DNIT (2007), em administração direta (responsabilidade do próprio
DNIT), em rodovia delgada (cuja responsabilidade é do Município, Estado ou Distrito
Federal, porém com delegação do DNIT), em rodovia concedida (trata-se da
transferência da responsabilidade sobre a rodovia do órgão diretamente à empresa
privada – concessionária, por um determinado período) e finalmente em rodovia
delegada ao Município, Estado ou Distrito Federal para concessão (através de
transferência entre estes à iniciativa privada). Além disso, as rodovias classificadas
administrativas utilizam como identificação as siglas alfanuméricas vinculando
localização e entidade responsável.
Ainda conforme DNIT (2007), as rodovias podem ser classificadas em área urbana,
rurais e vicinais. As rodovias em áreas urbanas apresentam trechos dentro do
perímetro urbano. As rodovias rurais contemplam trechos que interligam áreas
urbanas e industriais, pontos de geração e atração de tráfego além de pontos
significativos dos segmentos modais, atravessando área rural. Já as vicinais são
rodovias locais, destinadas principalmente a dar acesso a propriedades lindeiras ou
podem ser caminhos que ligam povoações próximas e pequenas.
27
Resumindo, as rodovias podem ser classificadas quanto à jurisdição administrativa
em: Vias Federais, que são rodovias sob administração do Governo Federal e
caracterizam-se pela sua longa extensão; Vias Estaduais, que são rodovias sob
administração do Governo do Estado e caracterizam-se pela média extensão e pela
ligação de cidades de médio porte e do interior à Capital do Estado; e finalmente em
Vias Municipais ou Vicinais, que são rodovias sob administração do Governo
Municipal e caracteriza-se pelo pequeno curso e pela ligação de Distritos e estes a
Sedes de Municípios.
Conforme DNIT (1999), pode-se classificar funcionalmente as rodovias em sistemas
arteriais (principal, primário e secundário), sistema coletor (primário e secundário) e
sistema local.
Com relação à classificação técnica, as rodovias são divididas em classes (0, I, I-A,
I-B, II, III, IV-A e IV-B), correspondendo os menores números a características
técnicas mais exigentes. Os principais critérios para utilizados para tal classificação
são: classificação funcional, volume diário médio de tráfego, nível de serviço, dentre
outros (DNIT, 1999).
A página do DER/SP na internet apresenta a nomenclatura utilizada para a
classificação de rodovias estaduais, como segue:
• Radiais: rodovias que constituem ligação com a Capital do Estado;
• Transversais: rodovias que ligam localidades do Estado, sem passar pela Capital;
• Marginais: vias adjacentes às rodovias e construídas sobre a mesma faixa de
domínio, tendo por objetivo distribuir o tráfego lindeiro;
• Acessos: vias que ligam cidades ou logradouros às rodovias;
• Interligação: trechos que ligam rodovias entre si;
• Dispositivos: complementos rodoviários que permitem a ligação de rodovias.
28
5.1.3 Nomenclatura e Definições do Meio Viário
As nomenclaturas normalmente utilizadas em projetos rodoviários necessitam de
padronização e definição com precisão e uniformidade. Sendo assim, são
apresentados neste item os principais componentes do sistema rodoviário e da
seção transversal, tendo por referência as publicações: Manual de Projeto
Geométrico de Rodovias Rurais – DNER (1999), Glossário de Termos Técnicos
Rodoviários – DNER (1997), Manual de Projeto de Interseções – DNIT (2005) e
livros de autoria de Carvalho (1973) e Senço (2008).
• Acesso: via de ligação entre a rodovia e propriedades em suas margens ou
mesmo a outro sistema rodoviário.
• Acostamento: área da plataforma lateral à pista com objetivo de faixa extra de
rolamento para eventuais emergências, estacionamento provisório de veículos e
de contribuição na estrutura do pavimento, contendo as camadas integrantes do
pavimento da pista de rolamento, protegendo-o e evitando os efeitos da erosão.
Os acostamentos devem ter caimento transversal adequando de modo a não
prejudicar a circulação dos veículos e ao mesmo tempo exercer condições
satisfatórias de drenagem;
• Barreira rígida: estrutura de concreto disposta longitudinalmente a pista;
• Bordo ou borda da pista: limites laterais da pista de rolamento;
• Canteiro central: espaço situado entre o bordos de pistas de rolamento com
sentidos opostos;
• Cruzamento em desnível sem ramos: caracterizada por implantação de
passagem superior e inferior em que não há troca de fluxos de tráfego entre as
vias que se interceptam devido ausência de ramos.
• Faixa de aceleração: faixa adicional para aumento de velocidade;
• Faixa de desaceleração: faixa adicional destinada à diminuição de velocidade;
• Faixa de segurança: faixa estreita longitudinal a pista destinada a proporcionar
segurança e reduzir a sensação de confinamento;
• Faixa de tráfego: faixa longitudinal da pista para o deslocamento de uma única
fila de veículos. Consiste em parte da pista que permite a passagem do veículo
com certa folga;
29
• Fluxo: conjunto de veículos que trafegam no mesmo sentido, podendo ser em
uma ou mais faixas de rolamento;
• Interconexão: interseção com cruzamentos de correntes de tráfego em desnível,
composta de ramos de conexão entre as vias;
• Interseção: área com cruzamento de duas ou mais vias e onde são localizados
todos os dispositivos que permitem os movimentos ordenados dos veículos que
por ela circulam. São classificadas em duas categorias gerais: interseção em
nível e interseção em níveis diferentes, ou seja, em desnível;
• Interseção em nível: caracteriza-se por correntes de tráfego que convergem,
divergem ou cruzam sem o emprego de Obras de Arte Especiais (OAE)
• Interseção em desnível: sistema de interconexão de vias, com cruzamento(s) em
níveis diferentes e auxílio de OAE, possibilitando a interligação de correntes de
tráfego provenientes de duas ou mais vias em desnível, assim como o
movimento de retorno em níveis diferentes;
• Pista de rolamento: parte da via projetada para deslocamento dos veículos,
podendo ser pavimentada, contendo uma ou mais faixas de tráfego;
• Plataforma: parte da seção transversal que compreende a pista, acostamento e
eventualmente passeio e componentes de drenagem, entre os limites dos pés de
corte e cristas de aterro;
• Ramos de interseção: pistas que ligam vias que se interceptam ou as conectam a
outas vias e ramos;
• Retorno: dispositivo de uma rodovia que possibilita veículos de uma certa
corrente de tráfego a transferência para outra corrente de sentido oposto,
podendo ser em nível ou desnível;
• Rotatória: interseções geralmente em nível e adotadas para o fluxo de veículos
quando a entradas e saídas são em número apreciável;
• Seção transversal da via: alinhamento transversal que inclui pista de rolamento,
faixa de segurança, acostamento, passeio, elementos de drenagem e limites da
terraplenagem;
• Seção transversal tipo: seção transversal constante relativa a trechos contínuos
de rodovias ou ramos;
• Taper: Faixa de tráfego com largura variável, implantada para transição do
deslocamento lateral para uma faixa paralela. Seu uso geralmente aplica-se no
30
final da faixa de aceleração ou no início da faixa de desaceleração e também no
início e no fim das faixas adicionais;
• Via: faixa do terreno destinada ao tráfego de qualquer natureza;
• Volume Diário Médio (VDM): número médio de veículos que trafega uma seção
ou um segmento de uma rodovia, durante certo período de tempo.
5.2 Pavimentação – Definição e Tipos de Pavimentos
Pavimento é definido como superestrutura constituída por um sistema de camadas
de espessuras finitas, construídas sobre a infraestrutura ou terreno de fundação,
considerado um semi-espaço teoricamente infinito no qual é designado de subleito
(DNIT, 2006).
Bernucci et al. (2008) define pavimento como uma estrutura de múltiplas camadas
de espessuras finitas, executada sobre a superfície final de terraplenagem, que tem
como objetivo técnico e econômico resistir os esforços oriundos do tráfego de
veículos e do clima, além propiciar aos usuários melhor condições de rolamento,
proporcionando segurança, com conforto e economia.
De acordo com a norma NBR-7207 (ABNT,1982), o pavimento trata-se de uma
estrutura construída após a terraplenagem e destinada a:
• Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais gerados pelo tráfego atuante;
• Melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança;
• Resistir aos esforços horizontais atuantes sobre o pavimento, aumentando a
durabilidade da superfície de rolamento.
Os pavimentos rodoviários são classificados como flexível, semi-rígido e rígido,
porém recentemente há uma tendência de nomear da seguinte maneira:
pavimentos asfálticos (flexíveis) e pavimentos de concreto de cimento Portland ou
simplesmente concreto-cimento (rígido), indicando o tipo de revestimento do
pavimento (BERNUCCI et al., 2008).
31
Devido à forma de distribuição das cargas, usualmente nos pavimentos flexíveis e
rígidos, os revestimentos e as bases betuminosas, cimentadas ou granulares, assim
como as camadas inferiores compostas de materiais estabilizados apenas
granulometricamente são dispostos de tal maneira que seus respectivos módulos de
resiliência decrescem com a profundidade, ou seja, são utlizados materiais mais
nobres (de maior rigidez) nas camadas superiores da estrutura.
Porém, no pavimento semi-rígido, a camada de base cimentada apresenta módulo
de resiliência superior ao do valor referente ao revestimento asfáltico; e no
pavimento designado como invertido, no qual, como a própria denominação indica,
caracteriza-se pela inversão das camadas de base e sub-base dentro da estrutura
do pavimento, apresenta estrutura com módulo de resiliência mais baixo entre duas
camadas com módulo de estrutura mais altos.
Devido ao escopo do trabalho abranger a pavimentação rodoviária, serão descritos a
seguir somente os pavimentos usualmente utilizados nas rodovias.
5.2.1 Pavimento Flexível
O termo Pavimento Flexível, segundo a ABNT (1990) apud Rodrigues Filho (2006),
consiste em uma estrutura constituída de camada de rolamento betuminosa e de
base constituída de uma ou mais camadas apoiadas sobre o leito da via, possuindo
como característica o fato da camada de rolamento poder se adaptar às
deformações da base.
Outra definição é dada por Merighi (2004): são aqueles constituídos por camadas
que não trabalham à tração, com exceção ao revestimento que pode ou não
suportar esse tipo de tensão. São compostos normalmente de revestimento
betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares. A capacidade de
suporte é função das características de distribuição de cargas por um sistema de
camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se mais próximas da
ação da carga aplicada.
32
Yoder (1975) descreve em sua obra o pavimento flexível é aquele que sofre
deformações, até certo limite, sem romper. Seu dimensionamento é comandado pela
capacidade de suporte do subleito e é efetuado levando em consideração os
esforços de compressão e tração na flexão, ocasionada pelo surgimento de bacias
de deformação sob as rodas dos veículos, provocando deformações permanentes e
ruptura por fadiga.
Os pavimentos flexíveis e semi-rígidos (item 5.2.2) são compostos por subleito,
regularização do subleito, reforço do subleito, sub-base, base e revestimento do tipo
betuminoso.
Senço (1997) descreve estas camadas da seguinte maneira:
• Subleito – terreno de fundação do pavimento;
• Regularização – camada com espessura irregular com o intuito de conformar o
subleito tanto transversal como longitudinalmente;
• Reforço do subleito – camada com espessura constante constituída de
material com características superiores ao do subleito, porém inferiores às das
camadas superiores;
• Sub-base – complementa a camada de base, sendo utilizada quando não for
aconselhável o uso de base diretamente sobre o reforço ou a regularização do
subleito;
• Base – trata-se da camada responsável por receber e distribuir os esforços
provenientes do tráfego, construída sob o revestimento;
• Revestimento – camada superficial, também conhecida como capa de
rolamento, designada a receber a ação direta do tráfego. Melhora as
características de rolamento no que se refere ao conforto e a segurança,
resiste bem ao desgaste e é tanto quanto possível impermeável.
A seção-tipo do pavimento flexível, composta pelas principais camadas descritas
anteriormente é apresentada na Figura 5.1.
33
Figura 5.1 – Seção típica de pavimento flexível
Fonte: MERIGHI (2004).
Vários tipos de revestimento podem ser utilizados nos pavimentos flexíveis
rodoviários: tratamentos superficiais simples, duplo ou triplo, macadame betuminoso,
pré-misturados a frio e a quente, concreto betuminoso usinado a quente, micro
revestimento asfáltico, camada porosa de atrito, stone matrix asphalt, concretos
asfálticos modificados com polímero ou com adição de borracha, dentre outros.
As camadas de base e sub-base podem ser constituídas por um único material ou
mistura destes, como pedra britada, areia, solo, com adição ou não de cimento, cal e
betume.
5.2.2 Pavimento Semi-rígido
São pavimentos constituídos com revestimento em capa asfáltica, porém com base
executada com adição de cimento, o que originam pavimentos mais esbeltos, com
capacidade de suporte e vida útil supostamente superiores em relação aos
construídos com bases puramente granulares, de acordo com Rodrigues Filho
(2006).
34
Este tipo de pavimento é definido como sendo aquele em que a base da estrutura é
cimentada. Caracteriza-se por absorver parte dos esforços de tração, devido ao
aumento de rigidez e conseqüentemente valor de módulo de elasticidade (MERIGHI,
2004).
O pavimento semi-rígido caracteriza-se por uma situação intermediária entre os
pavimentos rígidos e flexíveis. É composto em sua estrutura por misturas de solo-
cimento, solo-cal, solo-betume dentre outras, que apresentam razoável resistência à
tração.
Podem apresentar estrutura convencional ou invertida, sendo o primeiro constituído
por base cimentada (alta rigidez) e sub-base granular e o segundo composto pela
base granular e sub-base cimentada (alta rigidez).
Conforme Suzuki e Domingues (20??), ao defenderem o pavimento invertido,
referindo-se a aspectos técnicos e econômicos, explicam que este tipo de estrutura
pode concorrer com outros tipos de estruturas. Além disso, mesmo bem
dimensionado, o pavimento semi-rígido convencional pode apresentar problemas
precocemente de trincamento devido à retração térmica, resultando assim, ao final
de sua vida útil, severa fissuração da base e do revestimento, especialmente no que
se refere à reflexão de trincas para as camadas superiores de reforço. Sendo assim,
estuda-se o pavimento invertido, pois com o uso de camada cimentada sob camada
granular, pode-se minimizar a reflexão de trincas de fadiga e de retração térmica da
camada de maior rigidez para o revestimento.
Contudo, Merighi (2004) afirma que os problemas existentes das estruturas semi-
rígidas e das invertidas são restauração do pavimento e recuperação do
revestimento asfáltico quando atingirem o fim da vida útil.
5.2.3 Pavimento Rígido
O pavimento rígido, segundo a ABNT (1990) apud Rodrigues Filho (2006), trata-se
de estrutura composta de placa de Concreto de Cimento Portland com função tanto
35
de revestimento e quanto de base, assentada sobre a sub-base ou diretamente
sobre o subleito.
O pavimento rígido pode apresentar as seguintes configurações, tendo em vista a
solução mais adequada para cada situação:
• Concreto Simples;
• Concreto Simples com Barras de Transferência;
• Concreto com Armadura Distribuída Descontínua sem Função Estrutural;
• Concreto com Armadura Contínua sem Função Estrutural;
• Concreto Protendido;
• Whitetopping – revestimento em placa de concreto de cimento Portland
assentada sobre pavimento flexível em revestimento asfáltico;
• Concreto Rolado;
• Concreto Estruturalmente Armado.
O dimensionamento do pavimento de concreto tem como base as propriedades de
resistência das placas de concreto de cimento Portland, que são apoiadas em uma
camada de transição, designada por sub-base. A determinação da espessura é
obtida a partir da resistência à tração do concreto, nas quais são feitas
considerações em relação à fadiga, coeficiente de reação do subleito e cargas
aplicadas (MERIGHI, 2004).
5.2.4 Desempenho de Pavimentos Flexíveis e Rígidos
Com relação ao desempenho do pavimento (Zeminian, 1977 apud Rodrigues Filho,
2006), observa que Pavimentos Flexíveis, para o período de 10 anos, com
possibilidade de intervenções generalizadas nesse período, e Pavimentos Rígidos, a
vida útil de 20 anos, com possibilidade de intervenções localizadas envolvendo
resselagem de juntas, traduzem de forma conservativa o desempenho do pavimento.
Porém, não há como observar o momento exato para se realizar as manutenções
cabíveis para aumentar seu ciclo de vida, tanto em pavimentos flexíveis quanto nos
pavimento rígidos.
36
O que se sabe é que o momento para as intervenções assim como os desempenhos
de tais pavimentos dependem do dimensionamento, do modelo de fadiga com tal
estimativa para o material betuminoso obtido através de ensaios; de avaliações
funcional e estrutural verificadas pelos defeitos encontrados no pavimento flexível
(irregularidades, trilha de roda, desgastes e trincamentos) e por medidas de
deflexões máximas recuperáveis; da verificação dos elementos causadores da
diminuição de expectativa de vida do pavimento rígido como retrações plásticas e
térmicas na placa; do carreamento de finos sob as placas; do esborcinamento de
juntas nas placas de concreto, do defeito na selagem de juntas, fissuras e quebras e
desnivelamento entre placas; do comportamento em face às tensões e deformações
decorrentes das condições climáticas; do nível de tráfego caracterizado pelo VDM -
Volume Diário Médio; de características geotécnicas e de resiliência dos materiais
empregados no subleito e nas camadas do pavimento; do controle de qualidade; do
processo construtivo; do meio ambiente, dentre outros.
Desta forma, a deterioração dos pavimentos deve ser impedida sempre que possível
ou, ao menos, retardada, através de manutenções preventivas, que devem ser
efetuadas no momento oportuno, para que os investimentos técnico-econômicos
empregados na construção das rodovias não sejam perdidos, o que acarretaria em
acréscimo nos custos de transportes e provavelmente resultaria no valor das
mercadorias transportadas, com repasse para toda a sociedade (CAMPOS, 2004).
5.3 Patologias em Pavimentos Rodoviários
Os defeitos apontados neste item seguem as definições apresentadas no
documento de Terminologia do DNIT (2003) – Defeitos nos pavimentos flexíveis e
semi-rígidos. Sendo assim, são descritos a seguir as denominações e definições dos
defeitos comumente presentes nos pavimentos flexíveis, padronizando e não
deturpando os termos empregados em patologias de pavimentos rodoviários.
37
5.3.1 Fenda
Fenda é qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que possa resultar
em aberturas de menor ou maior porte, apresentando-se sob duas formas conforme
itemizadas a seguir:
• Fissura: fenda de largura capilar presente no revestimento, podendo estar
posicionada transversal, longitudinal ou obliquamente ao eixo da via, perceptível
somente a vista desarmada a uma distância máxima de 1,5m.
• Trinca: fenda presente no revestimento, visível a vista desarmada, com abertura
superior à da fissura, podendo apresentar-se sob a forma de trinca isolada ou
trinca interligada.
A trinca isolada transversal caracteriza-se por apresentar direção
predominantemente ortogonal ao eixo da via, sendo denominada como curta quando
apresentar extensão de até 100cm longa quando a extensão for superior a este
valor.
A trinca longitudinal apresenta direção predominantemente paralela ao eixo da via,
apresentando as mesmas denominações com relação a sua extensão, curta ou
longa, quando maior ou menor a 100cm.
A trinca de retração não é atribuída à fadiga e sim a retração térmica do
revestimento (capa) ou do material de base rígida ou semi-rígida executados abaixo
ao revestimento trincado.
A trinca interligada, tipo “Couro de Jacaré” caracteriza-se por conjunto de trincas
interligadas, sem direções preferenciais, por isso a designação de couro de jacaré,
devido a semelhança deste aspecto. Devido a sua configuração, tais trincas podem
apresentar, ou não, erosão acentuada nas bordas.
A trinca interligada tipo “Bloco” é um conjunto de trincas interligadas caracterizadas
pela “formação” de blocos cujos lados são bem definidos, podendo, ou não,
apresentar erosão acentuada nas bordas.
38
5.3.2 Afundamento
Afundamento trata-se de deformação permanente na superfície do pavimento,
caracterizada por depressão no revestimento, podendo estar acompanhada, ou não,
de solevamento. Este tipo de defeito pode apresentar-se sob duas maneiras:
afundamento plástico ou afundamento de consolidação.
• Afundamento plástico: deformação causada pela fluência plástica de uma ou
mais camadas da estrutura do pavimento ou mesmo do subleito, acompanhado
de solevamento. Poderá ser denominado como afundamento plástico local
quando apresentar até 6m de extensão, porém, quando a extensão for superior a
este valor e sua localização estiver ao longo da trilha de roda, será denominado
como “Trilha de Roda”.
• Afundamento de consolidação: deformação causada pela consolidação
diferencial de uma ou mais camadas da estrutura do pavimento ou mesmo do
subleito, não acompanhado de solevamento. Poderá ser denominado como
afundamento de consolidação local quando apresentar até 6m de extensão,
porém, quando a extensão for superior a este valor e sua localização estiver ao
longo da trilha de roda, será denominado afundamento de consolidação da trilha
de roda.
5.3.3 Ondulação ou Corrugação Ondulação é uma deformação presente na superfície do pavimento caracterizada
por ondulações ou corrugações transversais.
5.3.4 Escorregamento
Escorregamento trata-se de deslocamento do revestimento em relação à camada
subjacente da estrutura do pavimento, caracterizado pelo aparecimento de fendas
em forma de meia-lua.
39
5.3.5 Exsudação
Exsudação é causada pela migração do ligante através do revestimento, gerando o
excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento.
5.3.6 Desgaste
Desgaste tem como causa os esforços tangenciais provenientes do tráfego e
trata-se do efeito de arrancamento progressivo do agregado do pavimento,
caracterizando este defeito pela aspereza superficial do revestimento.
5.3.7 Panela ou Buraco
Panela ou Buraco é uma cavidade gerada no revestimento, sendo que em alguns
casos pode se aprofundar e alcançar as camadas inferiores da estrutura do
pavimento, o que acarreta na desagregação das camadas. Este defeito quando
formado no revestimento pode ser causado inclusive por falta de aderência entre
camadas superpostas, o que resulta no desplacamento das camadas.
5.3.8 Remendo
Remendo é o preenchimento da Panela com uma ou mais camadas da estrutura do
pavimento, cuja operação é denominada de “tapa-buraco”. Pode ser executado de
duas formas:
• Remendo profundo: executa-se a substituição do revestimento e, eventualmente,
de uma ou mais camadas inferiores da estrutura do pavimento. Este tipo de
remendo apresenta configuração retangular;
• Remendo superficial: é a correção somente da superfície do revestimento através
de aplicação de camada betuminosa. Este tipo de remendo é realizado em área
localizada.
40
5.3.9 Ilustrações dos Defeitos em Pavimentos
Para melhor entendimento dos principais defeitos citados no item 3, são apresentas
algumas imagens na Figura 5.2.
Figura 5.2 – Defeitos em pavimentos flexíveis. Fonte: SHRP (1993).
Visualização: esquerda para direita e de cima para baixo. Defeitos: Remendos, Buracos, Corrugações, Trincas: por Fadiga, em Blocos, Longitudinais, de Bordas, de Reflexão e Tranversais, Exsudação, Polimento de Agregados, Desgaste, Afundamento nas Trilhas de Rodas, Degrau entre
Acostamento e Faixa de Rolamento e Bombeamento e Exsudação de Água.
41
5.4 Parâmetros de Projetos de Pavimentos
Para a realização de dimensionamentos de reforços e/ou estruturas novas de
pavimentos, torna-se necessário o conhecimento de parâmetros, como a obtenção
do tráfego, geralmente obtido pelo processo de contagens em campo,
determinando-se o volume de veículos por dia e também as características do
material do subleito, principalmente a obtenção de dados de capacidade de suporte
e expansão.
5.4.1 Tráfego
Para o estudo de um pavimento é fundamental o conhecimento do tráfego que o
mesmo já foi submetido, o tráfego atual e a estimativa do tráfego futuro.
Com relação ao carregamento, o fator mais importante a ser avaliado em projeto
estrutural de pavimentos de rodovias são os efeitos da tipologia de veículos, volume
de tráfego e o modo de operação dos veículos (YODER e WITCZAK, 1975).
De acordo com Huang (1993) o tráfego é um elemento fundamental de projeto,
devendo ser considerado o volume de tráfego e o carregamento, considerando a
carga por eixos equivalentes, o número de repetições, área de contato dos pneus e
velocidade dos veículos.
Assim, as cargas rodoviárias, entendimento necessário para o projeto de
pavimentos, define-se pelo carregamento transmitido ao pavimento através das
rodas dos pneumáticos de veículos comerciais, caracterizadas pelos tipos de
veículos (classificação da frota), pelo conceito de eixo padrão, pelo tráfego e seu
crescimento e pelo estudo de tráfego através de obtenção do número “N”, que será
explicado a seguir.
No estudo do tráfego rodoviário relacionado ao dimensionamento de pavimento, as
seguintes definições são importantes:
42
• Volume de tráfego: Número de veículos que passa em um ponto da rodovia, em
determinado intervalo de tempo (hora, dia, mês ou ano);
• Volume médio diário (Vm ou VMD): Número de veículos que circulam em uma
rodovia durante um ano dividido pelo número de dias do ano.
Tais volumes são adquiridos através de pesquisas de tráfego, como as contagens
volumétricas classificatórias.
Os fatores de equivalência de cargas de rodas referem-se à relação entre o dano
causado no pavimento por um determinado eixo selecionado em relação ao dano
causado por um eixo padrão, movendo-se sobre o mesmo pavimento (YODER e
WITCZAK, 1975).
O fator de eixo caracteriza-se pelo número que multiplicado pela quantidade de
veículos dá o número de eixos, ou seja, serve para converter o tráfego misto em um
número equivalente de operações de um eixo padrão (DNIT, 2006).
A projeção do volume de tráfego durante um dado período de tempo, geralmente de
8 a 12 anos, deverá prever os índices de crescimento anual do tráfego no que diz
respeito à movimentação de cargas dos veículos comerciais Este crescimento
correlaciona com outros índices de crescimento sócio-econômicos das regiões
servidas pela via (BALBO, 1997).
Conforme DNIT (2006), o número “N” define-se pelo número de repetições de carga
equivalente a um eixo de 8,2 tf ou 80 kN tomado como padrão, durante o período de
vida útil do projeto, que teria o mesmo efeito que o tráfego previsto sobre a estrutura
do pavimento.
Ainda do Manual do DNIT (2006), na determinação do número “N” são considerados
fatores relacionados à composição do tráfego relativos às categorias dos veículos, a
distribuição de veículos carregados e na projeção do tráfego.
43
Resumindo, o número “N” trata-se do produto entre o período de projeto, os dias do
ano em operação, o volume de veículos, fator de eixo e fator de equivalência de
carga.
Os dois modelos para determinação do número “N” mais usados no Brasil são da
AASHTO – American Association of Highways and Transportation Officials e USACE
– United States Army Corps of Engineers. O Manual de Estudos de Tráfego do DNIT
(2006) demonstra o procedimento para a determinação do número “N”.
5.4.2 Capacidade de Suporte do Subleito
A capacidade de suporte de um solo compactado pode ser medida através de
método que fornece o “Índice de Suporte Califórnia – ISC” (California Bearing Ratio –
CBR), idealizado pelo engenheiro O. J. Porter em 1939, no estado da Califórnia,
USA. Trata-se de um método de ensaio empírico, adotado por grande parte de
organismos rodoviários, tanto no Brasil quanto em diversos outros países. Os
objetivos do ensaio é determinar o Índice de Suporte Califórnia (CBR) e a Expansão
do material avaliado.
Esta metodologia consiste na determinação da relação, expressa em porcentagem,
entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo
de prova de material e a pressão necessária para produzir a mesma penetração
numa mistura padronizada de brita estabilizada granulometricamente.
Sendo assim, para a obtenção do valor de CBR de material, torna-se necessária
realizar a metodologia de ensaio conforme normas DNER-ME 049/94 – Solos –
Determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas.
Entretanto, conforme Berti (2005) existe uma série de ensaios que avaliam a
capacidade de suporte do solo, existindo inclusive correlações entre os parâmetros
de tais ensaios com o conhecido CBR ou ISC. Tais ensaios são: CBR e Mini-CBR,
tanto de laboratório quanto “in situ”, nos quais determinam a rigidez através da
pressão de um pistão numa velocidade de penetração constante sobre o solo. Já os
ensaios que utilizam o penetrômetro baseiam-se na cravação de uma haste no
44
interior do solo para fornecerem a sua capacidade de suporte. O ensaio de prova de
carga sobre placa avalia a capacidade do solo de fundação pela aplicação de uma
tensão sobre a placa e a determinação do módulo de reação para uma certa
deformação. O ensaio pressiométrico avalia o comportamento da tensão versus
deformação do pavimento, sendo que seu resultado serve para dimensionamento de
pavimentos flexíveis. E o compactômetro Clegg oferece o valor de impacto, que é
uma indicação da resistência do solo.
5.5 Avaliação Funcional e Estrutural de Pavimentos Flexíveis
O pavimento, ao longo do tempo, vai perdendo sua capacidade de servir ao tráfego
satisfatoriamente devido ao constante aparecimento de defeitos na sua superfície.
Esses defeitos, causados em grande parte pelas solicitações do tráfego e pelos
efeitos climáticos, vão evoluindo a ponto de incapacitar totalmente o pavimento para
cumprir sua função desejada, ou seja, oferecer aos usuários condições confortáveis
e seguras de trafegabilidade sob quaisquer condições climáticas (OLIVEIRA et al.,
20??).
No que se refere à estrutura do pavimento, a camada superior em asfalto destina-se
a resistir de maneira direta às ações do tráfego e transmiti-las às camadas inferiores,
melhorar as condições de rolamento no que se refere ao conforto e segurança e
impermeabilizar o pavimento (BERNUCCI et al., 2008). Assim, as tensões e
deformações aplicadas pelas cargas do tráfego sobre a camada asfáltica estão
associadas ao surgimento de trincas por fadiga desta camada. A capa asfáltica pode
apresentar ainda trincamento por envelhecimento do ligante asfáltico, de ação de
intempéries e outros fatores. Ainda, parte de problemas relacionados à deformação
permanente e outros defeitos (já apresentados anteriormente) podem ser atribuídos
ao revestimento em asfalto, não descartando que nos pavimentos asfálticos, as
camadas granulares inferiores são de grande importância estrutural.
Assim, através da avaliação funcional e estrutural é possível obter informações
decorrentes dos defeitos existentes através de levantamentos visuais e sobre a
capacidade estrutural através de ensaios realizados com equipamentos apropriados.
Apropriados.
45
5.5.1 Método de Avaliação Funcional
A performance funcional de um pavimento está relacionada a sua capacidade em
prestar um bom serviço ao usuário no que tange ao conforto e qualidade de
trafegabilidade.
O estado da superfície do pavimento é muito importante, pois os defeitos na
superfície são percebidos pelos usuários da via, uma vez que afetam seu conforto
(BERNUCCI et al., 2008).
Contudo, conforme os mesmos autores, a necessidade de verificar a superfície do
pavimento e como este estado influencia no conforto ao rolamento relaciona-se à
Avaliação Funcional.
Segundo Bernucci et al. (2008), o levantamento dos defeitos de superfície tem por
objetivo avaliar o estado de conservação dos pavimentos flexíveis e embasa o
diagnóstico da situação funcional para subsidiar a definição de uma solução
adequada e quando cabível, indicando alternativas de restauração do pavimento.
Continuando, previamente a adoção de qualquer alternativa de restauração ou
adoção de critérios de reforço, torna-se imprescindível a realização do diagnóstico
da superfície do pavimento, principalmente através de: verificação in situ dos
defeitos superficiais, levantamento de tráfego, estudos geotécnicos e
estabelecimento do cenário global dos defeitos.
Sendo assim, a superfície do pavimento pode apresentar defeitos, como trincas e
deformações que podem ser analisados por vários métodos, sendo classificados,
quantificados visualmente e posteriormente combinados por segmentos e pelo grau
de severidade.
Existem alguns métodos estabelecidos para a Avaliação Funcional, sendo estes
divididos em Avaliação Subjetiva e Avaliação Objetiva, nos quais determinam: Níveis
de Serventia que “quantifica” o conforto dos usuários, Irregularidade Longitudinal,
Identificação dos Defeitos da Superfície e determinação do IGG – Índice de
46
Gravidade Global, que é no Brasil, a forma mais utilizada para a Avaliação
Funcional, através da norma DNER-PRO 006/2003 – Avaliação Objetiva de
Pavimentos Flexíveis.
Portanto, a avaliação funcional trata-se da determinação da capacidade do
pavimento em fornecer superfície com conforto em termos de qualidade de
rolamento.
5.5.1.1 Definições
Neste item serão abordadas algumas definições freqüentes e necessárias ao bom
entendimento de uma avaliação funcional de pavimentos rodoviários:
• Levantamento: conjunto de medidas executadas em trechos da rodovia,
correspondente a uma tarefa definida;
• Subtrechos homogêneos: segmentos da rodovia que apresentam características
de tráfego, subleito, estrutura do pavimento, deflexão e condições da superfície
semelhantes;
• Flecha na trilha de roda: medida da deformação permanente no sulco formado
nas trilhas de roda, em milímetros, com o auxílio de uma régua de 1,20m;
• Defeitos no pavimento: são os defeitos apresentados no item 5.3.
5.5.1.2 Avaliação Objetiva da Superfície através do IGG
A Avaliação funcional do pavimento através da obtenção de parâmetros como o IGG
– Índice de Gravidade Global pode ser realizada tomando-se como referência a
norma DNIT 006/2003-PRO, que será simplificadamente apresentada neste item.
A norma DNIT (2003), através de contagem e classificação de ocorrências aparentes
e da medida das deformações permanentes nas trilhas de roda, permite a avaliação
objetiva da superfície do pavimento flexível, conforme procedimento apresentado
neste subitem.
47
A aparelhagem e o método de execução constam no procedimento DNIT PRO-006
(2003).
De acordo com o procedimento, a avaliação consiste na observação dos defeitos
existentes e também das flechas nas trilhas de roda em estações de ensaio com
largura igual à seção da faixa e seis metros de extensão. Os defeitos considerados
na avaliação são:
• Trincas Classe 1 (FC-1) – FI, TTC, TTL, TLC, TLL e TRR;
• Trincas Classe 2 (FC-2) – J e TB;
• Trincas Classe 3 (FC-3) – JE e TBE;
• Afundamento (ALP e ALT);
• Ondulação e Panelas (O e P);
• Exsudação (EX);
• Desgaste (D);
• Remendos (R);
• Flechas nas trilhas de roda, utilizando treliça metálica.
As medidas das flechas das deformações permanentes são realizadas com a
utilização de treliça e o inventário de ocorrências é efetuado através de anotação de
qualquer defeito no pavimento em cada área demarcada.
Com os dados levantados, devem ser calculadas as freqüências absolutas e
relativas, conforme Tabela a seguir. A freqüência absoluta refere-se ao número de
vezes em que a ocorrência foi visualizada. A freqüência relativa é obtida pela
equação abaixo:
nfafr 100×= (equação 5.1)
onde:
fr: freqüência relativa;
fa: freqüência absoluta;
n: número de estações inventariadas.
48
Obtidos cada valor de freqüências relativas, calcula-se o Índice de Gravidade
Individual, relativo a cada uma das ocorrências inventariadas, através da equação:
fpfrIGI ×= (equação 5.2)
onde:
fr – freqüência relativa;
fp – fator de ponderação (tabelado).
No caso das flechas medidas, deverá ser executado tratamento estatístico com os
valores obtidos, através de cálculo da média e da variância e o fator de ponderação
depende do valor das médias aritméticas.
A determinação do valor IGG – Índice de Gravidade Global, que é o parâmetro
relativo a ocorrências de defeitos, é obtida pela somatória dos IGI’s calculados para
cada segmento homogêneo. Para valores de IGG entre 0 e 40 pode-se definir o
pavimento como ótimo a bom; para IGG entre 40 e 80, conceitua-se o pavimento
como regular e para IGG superior a 80, pode considerar o pavimento como
degradado, conceituando-o como ruim a péssimo.
O inventário do pavimento é baseado em conceitos que retratam o grau de
degradação da superfície, conforme Quadro 5.1 a seguir:
Quadro 5.1 – Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG
Conceitos Limites
Ótimo IGG ≤ 20
Bom 20 < IGG ≤ 40
Regular 40 < IGG ≤ 80
Ruim 80 < IGG ≤ 160
Péssimo IGG > 160
49
5.5.2 Método de Avaliação Estrutural
A performance estrutural está vinculada à condição física, ou seja, a existência de
deformações permanentes, irregularidades longitudinais, trincamentos ou outro tipo
de condição que possa afetar a capacidade estrutural do pavimento, podendo
requerer sua reabilitação.
A análise estrutural possibilita a estimativa da capacidade de carga de uma estrutura
de pavimento e a sua vida de serviço sob determinadas condições de tráfego. O
principal parâmetro para a avaliação estrutural é a obtenção da deflexão do
pavimento representada pela resposta das camadas estruturais e do subleito
perante aplicação do carregamento. Quando uma carga é aplicada em um ponto da
superfície do pavimento todas as camadas fletem devido às tensões e às
deformações geradas pelo carregamento. Os pavimentos mais sadios
estruturalmente fletem menos do que outros pavimentos mais debilitados. A
diferença na resposta entre os pavimentos sadios e debilitados indica os efeitos no
desempenho estrutural. Assim sendo, pavimentos com deflexões mais baixas
suportam um maior número de solicitações de tráfego (DNER, 1998).
Os defeitos de origem estrutural são relacionados às deformações recuperáveis e a
determinação destas é realizada através de ensaios como: Viga Benkelman, FWD –
Falling Weight Deflectometer, dentre outros, com a obtenção da bacia de deflexão.
A bacia de deflexão demonstra a deformação que o pavimento apresenta através de
um carregamento, ou seja, pela passagem de cargas repetidas sobre a superfície,
causando um deslocamento.
O termo raio de curvatura (Rc) trata-se do raio do círculo que melhor se ajusta ao
arqueamento da bacia de deflexão no seu ponto mais crítico. O valor do raio de
curvatura está relacionado à condição estrutural do pavimento, ou seja, quanto
maior o valor do raio de curvatura, melhor o pavimento quanto à qualidade estrutural.
Através da determinação das deformações elásticas no pavimento é possível
verificar se a função estrutural ainda é adequada (PAIVA e CAUSIM, 2000).
50
Usualmente, para a obtenção das bacias de deflexão, as deformações são medidas
através da Viga Benkelman, cuja aferição do equipamento deve basear-se na norma
DNER-PRO 175/1994, procedimento de ensaio na norma DNER-ME 024/1994 e
realização da bacia de deformação de acordo com as recomendações da norma
DNER-ME 061/1994.
Para a avaliação estrutural através da determinação dos valores de deformações
será apresentado o método DNER-PRO 10/1979, por ser freqüentemente utilizado
em projetos na área de pavimentação.
A avaliação estrutural requer, também, o conhecimento das características dos
materiais componentes do pavimento, e pode ser realizada por meio de ensaios
destrutivos e não-destrutivos.
Portanto, a avaliação estrutural trata-se da determinação da capacidade do
pavimento em manter sua integridade estrutural, através de medidas de
deslocamentos verticais recuperáveis da superfície do pavimento quando submetido
a determinadas cargas.
5.5.2.1 Conceitos
Neste item serão abordados alguns conceitos freqüentes e necessários ao bom
entendimento de uma avaliação estrutural de pavimentos rodoviários:
• Fase de consolidação: fase em que o valor de deflexão sofre um decréscimo
desacelerado decorrente da consolidação adicional devido ao tráfego nas
diversas camadas do pavimento;
• Fase elástica: fase posterior a de consolidação, caracterizada pelo valor de
deflexão constante, na qual define a vida útil do pavimento;
• Fase de fadiga: fase que sucede à elástica, caracterizada pelo acréscimo
acelerado dos valores de deflexão. As solicitações das cargas de roda que atuam
em um pavimento, ver figura 5.3, são representadas pela ação de uma carga de
roda, designada como “P”, aplicada sobre a superfície do pavimento,
51
acarretando, na face inferior ao revestimento o desenvolvimento de uma tensão
“σt”, responsável pela deformação “εt” e, na superfície do subleito pela pressão
vertical ““σz”. As deformações plásticas são evitadas quando o valor da pressão
vertical atuante “σt” for inferior ao valor da pressão vertical admissível “σadm” pelo
material do subleito, admitindo-se que os materiais integrantes da estrutura do
pavimento atendam a resistência ao cisalhamento.
Figura 5.3 – Efeito da carga sobre o pavimento
Fonte: Procedimento DNER-PRO 10/1979
Sendo assim, para evitar o surgimento de fissuras, trincas e deformações
permanentes sob cargas repetidas no pavimento, é necessário manter o valor de
deflexão “d” abaixo do valor admissível “dadm” e o raio de curvatura “R” acima do
valor mínimo.
5.5.2.2 Avaliação da Estrutura do Pavimento através de Poço de Inspeção
A abertura de poços de inspeção tem por finalidade a verificação da estrutura do
pavimento em campo, através de identificação dos materiais que compõem as
camadas, assim como as espessuras e condições que as mesmas apresentam.
Além disso, a profundidade do poço deve alcançar o subleito, executando-se
ensaios in situ, quando necessário e realizando-se coleta de material para ensaios
geotécnicos laboratoriais.
52
Portanto, a execução de poços de inspeção, juntamente com outros métodos de
avaliação, permite melhor avaliação da condição estrutural do pavimento existente.
5.5.2.3 Avaliação dos Deslocamentos Recuperáveis da Superfície do Pavimento
A Avaliação Estrutural do pavimento através da obtenção de deflexões recuperáveis
pode ser realizada tomando-se como referência a norma DNER 010/1979-PRO, que
será simplificadamente apresentada neste item.
A norma DNER (1979), através de medidas dos deslocamentos e cálculo do raio de
curvatura, aponta as causas de deficiências no pavimento e fornece elementos para
eventual realização de reforço ou restauração do pavimento.
A metodologia de tal procedimento baseia-se no levantamento histórico do
pavimento existente, na abertura de poços de sondagens locados nos bordos do
revestimento da pista de rolamento, na demarcação das estações de ensaio, no
inventário do estado da superfície do pavimento avaliado (DNIT 006/2003-PRO), na
determinação das deflexões recuperáveis e na definição dos limites dos segmentos
homogêneos.
A determinação das deflexões é realizada através de ensaio utilizando-se como
instrumento a Viga Benkelman, com obtenção de medidas que possibilitem o cálculo
do raio de curvatura, ou seja, no ponto de aplicação da carga e também à distância
de 0,25 metros em relação ao local de aplicação. Complementarmente, devem ser
efetuadas determinações que possibilitem o delineamento da bacia de deformação,
que se caracteriza pela linha de influência longitudinal inerente à parcela transitória
da deformação ocasionada pela carga de prova aplicada à superfície da estrutura.
A determinação dos deslocamentos recuperáveis também pode ser realizado
através de equipamento dinâmico FWD – Falling Weight Deflectometer, de acordo
com o preconizado no procedimento DNER PRO-273/1996. O procedimento de
ensaio com o FWD permite medidas de deflexões de maneira dinâmica, tanto no
ponto de aplicação quanto em várias distâncias, através de geofones.
53
Para o estudo de avaliação estrutural através de levantamento de deslocamentos
recuperáveis e para o projeto de reforço é necessário também o conhecimento do
valor da deflexão característica, obtida através da equação:
σ+= dDc (equação 5.3)
onde:
d – média aritmética da amostra de deflexões;
σ - desvio-padrão da amostra.
Para tanto, conforme DNER-PRO 011/1979, para evitar o surgimento de trincas, é
necessário que a deflexão característica seja inferior a deflexão admissível dada
pela equação apresentada em tal método, correspondente a um pavimento de
revestimento betuminoso e base granular:
Sendo assim, a determinação da deflexão serve para calcular a deflexão
característica (de projeto), calcular a espessura de reforço, quando necessário,
identificar os pontos debilitados e realizar acompanhamento durante a construção.
A espessura de reforço, definida em projetos de restauração, utiliza também dos
métodos DNER-PRO 011/1979 e DNER-PRO 269/1979, para sua obtenção. Tais
metodologias servem para a determinação da necessidade de reforço do pavimento
existente e o cálculo da espessura de reforço, contemplando o último método o
projeto de restauração do pavimento através de reciclagem.
Além disso, conforme descrito na Instrução de Projeto IP-DE-P00/003 (2006) a
avaliação estrutural de pavimentos flexíveis com a utilização da Viga Benkelman
para a obtenção de deflexões tem mostrado que existe correlação entre a magnitude
das deflexões e do raio de curvatura e o aparecimento de defeitos nos pavimentos
flexíveis.
54
5.6 Projeto de restauração de Pavimentos Flexíveis O projeto de restauração de rodovias objetiva propiciar, através de medidas,
condições de fluidez do tráfego, segurança e conforto para o usuário e durabilidade
para a própria rodovia.
A recuperação de rodovias na área de pavimentação abrange obras de
recapeamento do pavimento, reparo de defeitos superficiais e profundos e/ou
reconstrução de parte ou toda estrutura do pavimento, aumentando a segurança e
capacidade viária, adequando-a funcionalmente e estruturalmente.
Portanto, para a restauração do pavimento, deve-se analisar os resultados das
avaliações funcionais, estruturais, geotécnicas e de tráfego. Assim, com base em tal
análise, definem-se as soluções de restauração, levando em conta ainda aspectos
construtivos, equipamentos e materiais disponíveis na região.
5.6.1 Procedimento DNER-PRO 011/1979
O projeto de reforço do pavimento pode ser realizado tomando-se como referência a
norma DNER 011/1979-PRO, que será simplificadamente apresentada neste item.
Para pavimentos flexíveis, constituídos de revestimento de concreto asfáltico sobre
base granular, o valor de deflexão máxima admissível (Dadm) em 0,01 mm é obtido
pela seguinte expressão:
NDadm log176,001,3log ×−= (equação 5.4)
onde:
Dadm – Deflexão admissível em 0,01 mm;
N – número de repetições do eixo padrão de 8,2 tf ou 80 kN.
Para pavimentos semi-rígidos, com base de solo cimento ou base de brita tratada
com cimento, que não apresentem fissuração exagerada deve ser adotada como
55
deflexão admissível a metade do valor obtido pela expressão, independentemente
do tipo de revestimento.
A deflexão de projeto ou característica (Dp) é determinada para cada segmento
homogêneo através da seguinte expressão:
σ+= dDp (equação 5.5)
onde:
Dp = deflexão característica de projeto em 0,01 mm;
D = média aritmética de deflexões de campo em 0,01 mm;
σ = desvio padrão em 0,01 mm.
Para Cálculo da Espessura de Camada de Reforço (h), o método fornece a
espessura necessária para que o pavimento após o seu reforço, atenda ao número
de solicitações previstas para o período de projeto. A espessura necessária é
calculada através da seguinte expressão:
adm
p
DD
Kh log×= (equação 5.6)
onde
h = espessura de reforço, em cm;
K = fator de redução de deflexão, próprio do material usado no reforço;
Dp = deflexão de projeto ou característica, para o segmento homogêneo em
0,01 mm
Dadm = deflexão admissível, após a execução de reforço do pavimento, em
0,01 mm.
Para calcular a espessura de reforço do pavimento (h), em termos de concreto
betuminoso, deve ser adotado o valor 40 para K.
adm
pref D
Dlogh ×= 40
(equação 5.7)
56
A determinação do raio de curvatura (R) da bacia de deflexão contribui para uma
avaliação das condições estruturais do pavimento, sendo que as deflexões medidas
à distâncias superiores a 1 m em relação ao ponto de aplicação da carga servem
para o cálculo do módulo de resiliência e da capacidade de suporte (CBR) do
subleito.
D1)0(26250−
=D
R (equação 5.8)
onde:
R = raio de curvatura, em metros;
D0 = deflexão no ponto de aplicação da carga;
D1 = deflexão na distância de 25 cm do ponto de aplicação da carga.
De posse dos valores de deflexão de projeto (Dp) e do Raio de Curvatura (R) para
cada segmento homogêneo, procede-se a análise dos dados obtidos, levando-se em
consideração as seguintes hipóteses, conforme ilustrado no Quadro 5.2.
Quadro 5.2 – Matriz de decisão do DNER-PRO 011/79:
5.6.2 Procedimento DNER-PRO 269/1979
O projeto de reforço do pavimento pode ser realizado tomando-se como referência a
norma DNER 269/1979-PRO, que será simplificadamente apresentada neste item.
57
Para pavimentos flexíveis, constituídos de revestimento de concreto betuminoso
sobre base granular o valor da deflexão admissível (Dadm) em 0,01 mm é obtido
pela seguinte expressão:
NDadm log188,0148,3log ×−= (equação 5.9)
onde:
Dadm – Deflexão admissível em 0,01 mm;
N – número de repetições do eixo padrão de 8,2 tf ou 80 kN.
A deflexão de projeto ou característica (Dp) é determinada para cada segmento
homogêneo através da seguinte expressão:
σ+= dDp (equação 5.10)
onde:
Dp = deflexão de projeto ou característica de projeto, em 0,01 mm;
D = média aritmética de deflexões de campo, em 0,01 mm;
σ = desvio padrão, em 0,01 mm;.
Para o cálculo da espessura de reforço (HR) deve-se seguir as seguintes etapas:
Definir para cada sub-trecho homogêneo uma estrutura de referência constituída por
três camadas, com as respectivas espessuras:
• 1ª camada – betuminosa => He
• 2ª camada – granular => HCG
• 3ª camada – solo => subleito
Posteriormente, classifica-se o solo do subleito (3ª camada) quanto a resiliência, de
acordo com as características abaixo:
• Solo tipo I: solos com alto módulo de resiliência;
58
• Solo tipo II: solos com módulo de resiliência intermediário;
• Solo tipo III: solos com baixo módulo de resiliência.
Ainda, no que tange às propriedades resilientes do solo do subleito, define-se o
material da 3ª camada empregando-se as constantes apontadas no Quadro 5.3.
Quadro 5.3 – Valores do Módulo de Resiliência (MR) e Constantes de Resiliência
TIPO MÓDULO RESILIÊNCIA (Mr) em (MPa) CONSTANTES
I1 I2
I Mr > 120 0 0
II 53 < Mr ≤ 120 1 0
III Mr ≤ 53 0 1
Assim, com base nos valores calculados, determina-se a Espessura Efetiva (hef)
através do cálculo da equação a seguir:
21 101,4972,0961,807737,5 IID
hp
ef ×+×++−= (equação 5.11)
onde:
hef = espessura efetiva, em cm;
Dp = deflexão de projeto ou característica de projeto, em 0,01 mm;
I1 e I2 = função da espessura da camada granular (HCG), a saber:
• espessuras (HCG) inferiores a 45 cm, as constantes I1 e I2 dependem do tipo de
solo conforme Quadro anterior.
• espessuras (HCG) superiores a 45 cm adotar os valores: I1 = 0 e I2 = 1
A espessura (hef) calculada deve estar compreendida entre os intervalos:
• 0 ≤ hef ≤ he
• se hef < 0, adotar hef = 0
• se hef > he, adotar hef = he
59
E finalmente procede-se o cálculo da espessura de reforço (HR). Tal método fornece
a espessura em concreto asfáltico necessária para que o pavimento após o seu
reforço atenda ao número de solicitações previsto em projeto. A espessura
necessária é calculada através da seguinte expressão:
21 893,3016,1357,114,238015,19 IIhefD
HRadm
+×+×−+−= (equação 5.12)
onde:
HR = espessura da camada de concreto asfáltico, em cm;
hef = espessura efetiva, em cm;
I1 e I2 = constantes relacionadas às características resilientes da 3ª camada (solo do
subleito) da estrutura de pavimento analisada;
Dadm = deflexão máxima admissível, em 0,01 mm.
5.7 Métodos de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis
O dimensionamento de pavimento visa determinar as espessuras das camadas e
escolha dos materiais que as constituem de maneira que tal estrutura (reforço do
subleito, sub-base, base e revestimento) resista aos carregamentos impostos e
transmitam ao subleito as pressões do tráfego, não comprometendo o pavimento à
ruptura ou a deformações e a desgastes excessivos (SUZUKI et.al, 2004).
No que se refere aos métodos de dimensionamento de pavimentos flexíveis, a
maioria aqui no Brasil considera como principais parâmetros de projeto o Índice de
Suporte do subleito (CBR) e o número “N” de repetições de carga do eixo padrão
rodoviário de 80 kN. As espessuras totais das camadas são definidas
deterministicamente, com base em gráficos de dimensionamento, em termos de
materiais granular e, posteriormente convertidas para o material específico de cada
camada através de coeficientes de equivalência estrutural (SUZUKI et.al, 2004).
Sensos assim para o dimensionamento são necessárias informações como
características geotécnicas dos materiais a serem usados na estrutura e a
60
determinação das espessuras das camadas depende do valor do CBR e do número
de solicitações de um eixo padrão.
Além disso, de acordo com Suzuki e Domingues (20??), a fadiga e a deformação
são condições fundamentais de dimensionamento, ditadas pela resistência dos
materiais aos principais esforços degradatórios.
Apresentam-se nos itens a seguir, de maneira simplificada os procedimentos de
dimensionamentos estruturais de pavimentos flexíveis a serem analisados.
5.7.1 Método do DNER
O método de dimensionamento de pavimento flexível do DNER elaborado pelo
Engenheiro Murillo Lopes de Souza, em 1966, baseia-se no trabalho “Design of
Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume” da autoria de
Tunrbull, Foster e Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos,
e nas conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHTO, sendo que o principal
objetivo da estrutura dimensionada é a proteção contra a ruptura por tensões de
cisalhamento da camada do subleito. O referido método do DNER é parte integrante
do Manual de Pavimentação do DNER (1996).
Para os materiais integrantes do pavimento, são adotados coeficientes de
equivalência estrutural tomando por base os resultados obtidos na pista
experimental da AASHTO com modificações julgadas oportunas.
A capacidade do suporte do subleito e dos materiais constituintes dos pavimentos é
obtida pelo ensaio de CBR, adotando-se o método preconizado pelo DNER. O
subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactados de acordo
com os valores fixados nas Especificações de Serviço de Pavimentação.
Também devem ser garantidas as condições de que sempre haverá drenagem
superficial adequada e que o lençol d’água subterrâneo será rebaixado a, pelo
menos, 1,50 m de profundidade em relação ao greide de terraplenagem acabada.
61
A determinação das camadas constituintes do pavimento se faz pelas seguintes
inequações:
R x KR + B x KB ≥ H20 (equação 5.13)
R x KR + B x KB + h20 x KS ≥ Hn (equação 5.14)
R x KR + B x KB + h20 x KS + hn x Kref ≥ Hm (equação 5.15)
onde:
R = Espessura do revestimento;
B = Espessura da base;
H20 = Espessura equivalente sobre a sub-base;
h20 = Espessura da sub-base;
Hn = Espessura equivalente sobre o reforço do subleito;
hn = Espessura do reforço do subleito;
Hm = Espessura equivalente do pavimento;
KR , KB , KS , Kref = Coeficientes de equivalência estrutural do revestimento, base,
sub-base e reforço, respectivamente.
Os coeficientes de equivalência estrutural diferem para cada tipo de material de
pavimento, que, quando multiplicado pela espessura da camada de base de material
granular, fornece a espessura da camada estruturalmente equivalente.
Tais coeficientes das diversas camadas de pavimento, em função dos tipos de cada
uma delas, são vistos na Tabela 5.1:
62
Tabela 5.1 – Coeficientes estruturais Camada de Pavimento Coeficiente Estrutural (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
Base de brita graduada e de macadame
hidráulico 1,10
Bases estabilizadas granulometricamente e bases de solo
arenoso fino 1,00
Sub-bases granulares variável
Reforço do subleito variável
Base de solo-cimento, com resistência a compressão, aos
7 dias, superior a 45 kgf/cm2 1,70
Idem, com resistência a compressão, aos 7 dias, entre 45 e
28 kgf/cm2 1,40
Idem, com resistência a compressão, aos 7 dias, menor
que 28 e maior ou igual a 21 kgf/cm2 1,20
Idem, com resistência a compressão, aos 7 dias, inferior a
21 kgf/cm2 1,00
Ainda, para o valor do coeficiente estrutural “k” do reforço do subleito, adota-se a
equação indicada abaixo:
3subleito CBR3
reforço ×
=CBRKref
(equação 5.16)
A espessura Hm, Hn e H20, são as espessuras necessárias para proteção de
subleito, do reforço do subleito e da sub-base, respectivamente, em termos de
material granular. Estas espessuras são obtidas pelo ábaco apresentado a seguir,
em função do número “N” e respectivamente, do valor de CBR do subleito, do CBR
do reforço do subleito e de CBR igual a 20%.
63
Hn
Hm
H20
R R
B
h20
hn
CBR 80 %
10 E+03 10 E+04 10 E+05 10 E+06 10 E+07 10 E+08 10 E+09
0
20
40
60
80
100
120
140
NÚMERO "N" OPERAÇÕES DE EIXO DE 8,2 TONELADAS
ESP
ESSU
RA
H
m
DO
P
AVIM
ENTO
E
M
CEN
TÍM
ETR
OS
Figura 5.4 – Gráfico de determinação de espessura do pavimento
Fonte: Manual de Pavimentação – DNIT (2006)
Os tipos e espessuras mínimas de revestimento betuminoso (R) recomendados são
os seguintes, em função do número equivalente “N” de operações do eixo simples
padrão, calculado para um período de projeto de 10 (dez) anos, conforme
apresentado na Quadro 5.4.
64
Quadro 5.4 – Espessuras de revestimento
Parâmetro de Tráfego Tipo de Material e Espessura Mínima
N ≤ 106 Tratamentos superficiais betuminosos duplos e triplos
106 < N ≤ 5 x 106 Concreto betuminoso (5,0 cm)
5 x 106 ≤ N ≤ 107 Concreto betuminoso (7,5 cm)
107 ≤ N ≤ 5 x 107 Concreto betuminoso (10,0 cm)
N > 5 x 107 Concreto betuminoso (12,5 cm)
Concluindo, a espessura mínima a adotar para camadas granulares de base ou sub-
base é de 15 cm e a espessura mínima de revestimento betuminoso é obtida em
função do número “N”.
5.7.2 Método do DER
A metodologia de dimensionamento de pavimento flexível do Departamento de
Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo - DER/SP, elaborado em 1972, é
extraído do Manual Básico de Estradas Vicinais (DER/SP, 1987).
O procedimento é fundamentado na versão de 1966 do método do DNER, diferindo-
se de tal metodologia no que se refere à análise estatística para a determinação do
valor de projeto da capacidade de suporte do subleito.
Assim, como no método do DNER, o procedimento para obtenção da espessura total
do pavimento, expressa em termos de material, pode ser determinada através de
gráfico ou das equações apresentadas a seguir, ambos em função do valor de CBR
e do número “N”.
(equação 5.17)
(equação 5.18)
5.7.3 Método da Resiliência
O método da resiliência é de autoria dos Engenheiros Dr. Ernesto Preussler e
Dr. Salomão Pinto, baseados em pesquisas realizadas no IPR/DNE e na
65
COPPE/UFRJ, sendo preconizado pelo DNER (1996) em sua publicação: “Manual
de Pavimentação”.
O procedimento considera não somente o valor do CBR do subleito e das camadas
terrosas e granulares, como também suas propriedades resilientes. Ainda, considera
importantes indicadores para definição de uma estrutura de pavimento, como a
deflexão na superfície, a diferença entre as tensões horizontal de tração e vertical de
compressão na fibra inferior do revestimento e a tensão vertical do subleito,
diferentemente do outro método preconizado pelo DNER, de autoria do Engenheiro
Dr. Murillo Lopes de Souza, que considera apenas a resistência à ruptura plástica do
subleito e conclusões empíricas observadas na pista da AASHTO.
A classificação do solo do subleito quanto à resiliência é função do CBR e da
porcentagem de silte na fração fina (que passa na peneira # 200). Esta classificação
agrupa os solos em três tipos de acordo com o critério mostrado na Tabela 5.2:
Tabela 5.2 – Tipos de solo
CBR % de silte da fração que passa na # 200
≤ 35 35 a 65 > 65
≥ 10 I II III
6 a 9 II II III
2 a 5 III III III
sendo:
• Solo Tipo I: Solos com baixo grau de resiliência – apresentam bom
comportamento como subleito e reforço de subleito, com possibilidade de
utilização em camada de sub-base;
• Solo Tipo II: Solos com grau de resiliência intermediário – apresentam
comportamento regular como subleito;
• Solo Tipo III: Solos com grau de resiliência elevado – não é aconselhável seu
emprego em camadas de pavimentos. Como subleito requerem cuidados e
estudos especiais.
A porcentagem de silte na fração fina (S) é obtida pela seguinte expressão:
66
1001002
1 ×−=PP
S (equação 5.19)
sendo:
S = % de silte na fração fina que passa pela peneira nº 200;
P1 = %, em peso, de material que passa pela peneira de 0,05 mm;
P2 = %, em peso, de material que passa pela peneira nº 200 (0,075 mm).
A seguir, descrevem-se as equações utilizadas no dimensionamento das estruturas
de pavimentos.
Para a determinação da espessura total do pavimento em termos de material
granular, em função do parâmetro “N” e da capacidade de suporte do subleito –
CBR, tem-se:
598,00482,067,77 −××= CBRNH t (equação 5.20)
A deflexão de projeto é dada pela expressão:
NDp log188,0148,3log ×−= (equação 5.21)
A espessura mínima da camada betuminosa é fornecida pela expressão:
21 101,4972,0961,807737,5 IID
Hp
CB ×+×++−= (equação 5.22)
onde:
HCB – espessura mínima da camada betuminosa, em cm;
Dp – deflexão admissível de projeto, 0,01 mm;
I1 e I2 – constantes em função do tipo de solo:
Solo Tipo I : I1 = 0 e I2 = 0
Solo Tipo II : I1 = 1 e I2 = 0
Solo Tipo III : I1 = 0 e I2 = 1
67
A espessura mínima em termos de camada granular é fornecida pela expressão:
tCGECB HHVH =+× (equação 5.23)
sendo:
HCG ≤ 35 cm;
VE = coeficiente estrutural da camada betuminosa estabelecida conforme a Tabela
5.3 abaixo, em função do número N e do tipo de subleito.
Tabela 5.3 – Coeficientes estruturais - VE Tipo de Subleito
N
104 105 106 107 108
I 4,0 4,0 3,4 2,8 2,8
II 3,0 3,0 3,0 2,8 2,8
III 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
A espessura da camada de reforço do subleito (HR), deve ser superior ou igual a
30 cm e é fornecida pela expressão:
70,021 tt
RHH
H−
= (equação 5.24)
sendo:
Ht1 – espessura equivalente correspondente ao ISC ou CBR do subleito;
Ht2 – espessura correspondente ao ISC ou CBR da sub-base ou reforço do subleito.
5.7.4 Método da AASHTO
O método da AASHTO de dimensionamento de pavimento, desde a sua publicação
inicial até a última revisão, caracterizava-se inicialmente pelo aspecto puramente
empírico, obtidos a partir de dados experimentais provenientes da Pista
Experimental, até uma abordagem mecanística, através de incorporação de análises
de tensões, deslocamentos e deformações das camadas que constituem o
68
pavimento, utilizando-se de módulos resilientes do material do subleito assim como
dos materiais da estrutura do pavimento.
No que diz respeito às diretrizes de projeto ou reabilitação de pavimentos, o guia da
AASHTO (1993) estabelece que os princípios listados a seguir devem ser
considerados:
• Material do subleito;
• Materiais de construção;
• Performance do pavimento;
• Características do tráfego;
• Características ambientais;
• Confiabilidade;
• Custos incorridos durante o ciclo de vida;
• Projetos de acostamentos e drenagem.
Os materiais do subleito são caracterizados pelo módulo de resiliência. Já os
materiais de construção, para fins de cálculo nesta metodologia, devem também ser
caracterizados pelo seu respectivo módulo de resiliência (MR) e adicionalmente pelo
módulo de elasticidade (E).
O desempenho do pavimento pode ser obtido através do Índice de Serventia Atual
(PSI), que pode variar de 0 a 5, sendo o número mais alto representativo de maior
qualidade. Ainda sobre a Metodologia da AASHTO (1993), esta considera que o tráfego, um
dos parâmetros para o cálculo estrutural do pavimento, é proveniente de
informações como tipo de eixos, cargas por eixos e número de aplicações,
resultando em número “N” inferior ao utilizado nos demais métodos apresentados,
conseqüente do valor mais baixo de Fator de Equivalência de Carga. Assim, para
uma mesma contagem volumétrica e classificatória, com os mesmos dados de
pesagem e estimativa de crescimento de tráfego, para um mesmo período de
projeto, pode-se estimar o número “N” da AASHTO como sendo 25% do número “N”
da USACE utilizado nos outros métodos.
69
O termo confiabilidade está relacionado à serventia e ao carregamento, sendo
assim, a probabilidade de um risco pode ser admitido pela degradação do pavimento
além do período de vida útil, utilizando-se valores de coeficientes que variam de
acordo com a confiança admitida, ou seja, o coeficiente cresce conforme aumenta a
porcentagem de confiança.
Outros parâmetros determinantes para o dimensionamento são as variações de
temperatura e pluviosidade (aspectos ambientais), a condição de drenagem das
camadas de base e sub-base e a aplicação de estudos no planejamento, economia
de um projeto e construção, no que tange aos custos de ciclo de vida, análise
econômicas, fatores envolvendo custos de construção e operação da via,
investimento inicial e taxa de retorno à sociedade. Portanto, o dimensionamento contempla a utilização dos parâmetros apresentados
acima e também o denominado Número Estrutural (SN), que fornece a relação entre
a necessidade estrutural de um pavimento e o número de repetições de um eixo de
8,2 tf ou 80 kN que um pavimento é capaz de suportar até atingir a serventia terminal
de projeto.
Sendo assim, a equação que traduz o dimensionamento pelo Método da AASHTO
(1993) é a seguinte:
(equação 5.25)
onde:
ESAL – Número de aplicações da carga do eixo padrão simples de 8,2tf no período
de projeto t;
SN – Número estrutural que representa a resistência necessária (relativo a
espessura) da estrutura total do pavimento;
Pt: Perda de serventia ao longo do tempo t;
MR – Módulo de resiliência do subleito.
70
5.8 Mecânica dos Pavimentos
O dimensionamento mecanístico é importante para verificar as espessuras
previamente estabelecidas por outros métodos, considerando o tráfego, os materiais
constituintes das camadas no que se refere às propriedades mecânicas e
espessuras e a característica do subleito, através de cálculo de tensões atuantes e
deformações obtidas e sua conseqüente comparação com as condições
previamente estabelecidas.
Segundo Franco (2000) a caracterização das camadas que o compõem, como as
espessuras e os módulos resilientes das diversas camadas, e as características da
carga aplicada, estima-se a resposta do pavimento através do cálculo das tensões e
deformações geradas na estrutura para as condições gerais a que a estrutura está
submetida. A teoria da elasticidade é largamente utilizada como ferramenta para o
cálculo dessas tensões e deformações.
Pesquisadores como Boussinesq (1885) e Burmister (1943) apud Franco (2000),
dentre outros, apresentaram métodos através de equacionamento para cálculo de
tensões e deformações na estrutura do pavimento. Porém, com a criação de
programas computacionais (Elsym – Elastic Layered System, FEPAVE – Finite
Element Analysis of Pavement, PAVE, JULEA, etc), a determinação destes valores
tornou-se mais ágil, sendo possível a alimentação do sistema com vários tipos de
carregamentos e camadas e assim, a obtenção de tais tensões e deformações.
Portanto, vários métodos de cálculo de tensões e deformações em estruturas de
pavimento encontram-se atualmente embutidos em programas de computador e
podem ser facilmente utilizados para o cálculo de tais valores em qualquer ponto do
pavimento, desde que se conheçam as características das camadas que compõem o
pavimento e do carregamento a que está submetido.
Segundo Medina (1997), somente a determinação das camadas quanto às suas
funções específicas e distintas umas das outras se torna incompleto à medida que
se torna necessário analisar o pavimento como um sistema estrutural e a calcular as
tensões e deformações. Para isso, a mecânica dos pavimentos estuda os
71
pavimentos como sistemas em camadas e sujeitos a cargas dos veículos,
realizando-se o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos, conhecidos os
parâmetros de deformabilidade, geralmente com a utilização de programas de
computação. Com dos dados obtidos, verifica-se o número de aplicações de carga
que leva o revestimento asfáltico ou a camada cimentada à ruptura por fadiga.
No entanto, a análise mecanística é pouco difundida e utilizada pelos órgãos
rodoviários, tendo-se por conseqüência ainda a utilização de módulos de resiliência
padronizados, dispensando a realização de ensaios para a determinação real de tais
valores.
Portanto, o objetivo da mecânica dos pavimentos é limitar as tensões e deformações
na estrutura do pavimento através de combinação de materiais, espessuras das
camadas constituintes do pavimento flexível e suas respectivas características
representadas através de módulos resilientes e coeficientes de Poisson.
72
6 ESTUDOS DE CASO – PROJETOS DE PAVIMENTAÇÃO
Neste capítulo são apresentados parâmetros, procedimentos e cálculos referentes à
elaboração de projetos de pavimentação para a implantação de Dispositivo de
Retorno na Rodovia SP-280 e para Adequação Viária no Dispositivo de Retorno
localizado na Rodovia BR-116.
O primeiro Estudo de Caso, item 6.1, apresenta estudos de pavimentação através
de avaliações funcionais e estruturais, e proposta de pavimento novo, conseqüência
de dimensionamentos e análises mecanísticas.
O segundo Estudo de Caso, item 6.2, demonstra estudo de pavimentação para
reforços de pavimentos através de dados oriundos de avaliação estrutural e também
dimensionamentos e análises mecanísticas de pavimento novo.
Nos itens subseqüentes são descritos as metodologias e resultados obtidos, ou seja,
são apresentados os projetos de pavimentação para os dois estudos de caso.
6.1 Implantação de Dispositivo de Retorno na Rodovia SP-280
Este item apresenta projeto de pavimentação para implantação do dispositivo de
retorno na Rodovia Presidente Castelo Branco (SP-280). Serão executados
pavimentos flexíveis novos nos ramos projetados e análise do pavimento flexível
existente nos acostamentos na proximidade dos acessos ao retorno, que servirão de
faixas de aceleração e desaceleração.
A estrutura do pavimento proposto será estudada de forma que empregue materiais
de fácil aquisição, disponibilidade e trabalhabilidade, apresentando características
desejáveis para uso em pavimentação. Além disso, é desejável o emprego de
materiais compatíveis com relação aos encontrados no pavimento existente, no qual
caracteriza-se por ser constituído de revestimento asfáltico sobre materiais
granulares.
73
O pavimento rodoviário deve ser dimensionado tendo em vista os materiais
disponíveis, o tráfego previsto para o período de projeto e as características locais
de tal forma que se proteja o subleito contra a geração de deformações plásticas
excessivas, bem como proteger as camadas asfálticas do processo de fadiga
decorrente do carregamento cíclico do tráfego previsto.
O trecho da Rodovia Presidente Castelo Branco (SP-280) em questão assim como o
traçado do dispositivo podem ser visualizados pela foto aérea (Figura 6.1).
Figura 6.1 – Vista aérea do trecho da Rodovia SP-280 em estudo
6.1.1 Características da Rodovia Presidente Castelo Branco – SP-280
Conforme Wikipédia (2009), a Rodovia Presidente Castelo Branco é a principal
ligação entre a Região Metropolitana de São Paulo e o Oeste Paulista, iniciando-se
em São Paulo no acesso às vias marginais Tietê e Pinheiros e com término em
Santa Cruz do Rio Pardo no entroncamento com a SP-225. O nome da rodovia é
uma homenagem ao ex-presidente militar Humberto de Alencar Castelo Branco.
74
De acordo com site do DER/SP (2009) trata-se de uma rodovia de grandes
dimensões, definida, na época de seu projeto, como a maior da América Latina. Foi
projetada em 1961, após oito anos de estudos, com o nome de Auto-Estrada do
Oeste, atendendo por esta denominação até 1967 quando, quando passou a
chamar-se Rodovia Presidente Castelo Branco.
Sua construção teve início em 1963 e sua inauguração aconteceu em três etapas,
tendo a primeira ocorrida em 10 de novembro de 1968, durante o governo Roberto
de Abreu Sodré, com o trecho de São Paulo a Torre de Pedra, num total de 171
quilômetros. As inaugurações seguintes aconteceram em 31 de janeiro de 1971, no
trecho Torre de Pedra a Avaré, também no governo Abreu Sodré e em abril de 1992,
durante o governo Paulo Maluf.
Cabe salientar que a Rodovia Presidente Castelo Branco, não sofreu alterações de
traçado após sua construção, sendo que os 302 quilômetros existentes seguem as
especificações do projeto original.
Possui tráfego intenso no trecho entre a divisa de São Paulo com Osasco e Barueri,
sendo a principal ligação viária entre a Capital e a região Oeste da Grande São
Paulo. Neste trecho, o tráfego é aliviado pela existência de pistas marginais. Tráfego
intenso também ocorre entre as Regiões Metropolitanas de São Paulo e Sorocaba.
No restante do trajeto, a rodovia é a principal artéria do Oeste Paulista e serve de
acesso a Rodovia Marechal Rondon, que completa a ligação entre São Paulo e o
Centro-Oeste.
A rodovia foi entregue à exploração privada em 1998, acompanhando as diretrizes
do Programa de Concessões do Governo do Estado, sendo atualmente administrada
pelas concessionárias Viaoeste, Rodovias das Colinas e SPVias.
O Dispositivo projetado neste estudo encontra-se sob administração da
Concessionária de Rodovias do Oeste S/A – VIAOESTE, que administra o trecho
entre o km 13+700 e o km 79+380.
A Rodovia Presidente Castelo Branco é estadual e classificada como radial, tendo
sua origem quilométrica no marco zero (Praça da Sé), em São Paulo. É atribuída por
75
número da série par, que corresponde, aproximadamente, ao azimute da linha que
liga o Marco Zero (São Paulo) ao meio da diretriz da rodovia. Sendo assim, sua
codificação é SP-280.
6.1.2 Propriedades Geológico-geotécnicas no trecho em questão
Para o conhecimento dos solos do subleito e do pavimento existente foram
realizadas sondagens a trado e aberturas de poços de inspeção, além de realização
de ensaios laboratoriais com os materiais coletados para a caracterização do
material para fins de dimensionamento da estrutura do pavimento.
Os ensaios laboratoriais realizados forneceram os resultados dos materiais
coletados em 8 (oito) pontos distribuídos ao longo da área a ser pavimentada, a
saber:
• Análise Granulométrica;
• Limite de Plasticidade de Solos;
• Limite de Liquidez de Solos;
• Índice Suporte Califórnia de Solos e Expansão, com corpos de prova moldados
com a energia de compactação Proctor Normal (12 golpes por camada).
Apresentam-se na Tabela 6.1 de resumo dos ensaios realizados os respectivos
resultados de CBR e Expansão.
Tabela 6.1 – Resumo dos resultados de ensaios – SP-280 Furo Expansão (%) CBR (%)
SR-01 0,34 12,5
SR-02 0,75 7,5
SR-04 0,60 10,0
PI-01 0,71 8,5
ST-01 0,71 8,0
ST-02 0,48 9,0
ST-03 0,56 7,0
ST-05 0,70 10,5
76
Na consideração do subleito adotou-se um valor mínimo para o Índice de Suporte
California (ISC = CBR). Tal índice foi determinado através da expressão a seguir,
utilizando os valores de CBR obtidos na Energia de Proctor Normal:
(equação 6.1)
onde:
ISCp = índice de suporte ou capacidade de suporte do material;
ISC = índice de suporte médio;
σ = desvio padrão;
t0,90 = t de estudent;
n = amostra do ensaio.
Com isso obteve-se para o subleito Índice de Suporte Califórnia – CBRp = 8%,
compactado na Energia de Proctor Normal.
Os materiais ensaiados foram classificados como A-1b, A-7-6, A-7-5 e A-6
(classificação TRB – Transportation Research Board). Para classificação dos solos
quanto à resiliência considerou-se que se trata de solo tipo II (Solos com grau de
resiliência intermediário – apresentam comportamento regular como subleito); assim,
para estimativa do módulo de resiliência (MR) do mesmo adotou-se a expressão a
seguir:
MR = 100 * CBR (kgf/cm²) => MR = 800 kgf/cm². (equação 6.2)
sendo:
MR = módulo de resiliência do material;
CBR = capacidade de suporte do material.
77
6.1.3 Tráfego do trecho em estudo
O tráfego considerado para o dimensionamento foi estabelecido através da
determinação do parâmetro “N” equivalente de operações do eixo simples padrão de
rodas duplas de 80kN para o período de projeto de 10 anos, considerando a
abertura da via a partir de 2009.
Foram coletadas informações sobre o tráfego que possibilitaram a definição do
número “N” de projeto, através da obtenção de Volume Diário Médio (VDM)., cujo
valor é igual a 423.
Assim, o número “N” é obtido pela fórmula bastante conhecida que compõe o
método Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, (SOUZA,1966).
(equação 6.3)
onde:
VDMc = volume diário médio anual de veículos comerciais no período de projeto;
FE = fator de eixo;
FC = fator de equivalência de carga;
Fx = fator de distribuição por faixa;
FR = fator climático regional, igual a 1,0;
P = período de projeto.
No presente estudo, para cálculo do número “N”, foram adotadas as seguintes
hipóteses:
• Distribuição direcional de 50% para o VDM;
• 100% dos veículos comerciais na faixa mais solicitada;
• 70% dos veículos comerciais 1 a 4 e ônibus circulando com a carga máxima
legal e os 30% restantes vazios;
• 80% dos veículos comerciais 5 a 10 circulando com a carga máxima legal e os
20% restantes vazios;
N = 365 . VDMC . P . FE . FC . FR .Fx
78
• Fator de Crescimento de 2,5% ao ano; e
• Fator Climático Regional igual a 1,0.
A partir do exposto anteriormente, obteve-se o número “N” de projeto acumulado
durante o período de 10 anos (2009-2019), relativos aos métodos da USACE e da
AASHTO, dados a seguir:
Referentes ao dispositivo
6.1.4 Avaliação Funcional – Inventário do Pavimento Existente
O levantamento do pavimento flexível para avaliação funcional foi realizada nos
acostamentos do trecho em questão, determinando-se a gravidade dos defeitos na
superfície do pavimento em função da ocorrência de seus tipos e das deformações
permanentes observadas nas trilhas de roda. A figura 6.2 ilustra um dos
acostamentos avaliados.
Figura 6.2 – Foto do Acostamento da SP-280
Com base no levantamento dos defeitos verificados em cada estação determinou-se
o Índice de Gravidade Individual (IGI) considerando os fatores de ponderação (fp) e
NUSACE = 3,1 x 106;
NAASHTO = 1,1 x 106.
79
de freqüência relativa (fr) dos defeitos encontrados. Após o cálculo do IGI procedeu-
se a determinação do Índice de Gravidade Global (IGG) para cada acostamento
através da somatória dos IGI calculados.
O método utilizado para a determinação do IGG está descrito no procedimento
DNIT 006/2003-PRO. Os resultados do acostamento sentido Capital são
apresentados na tabela 6.2:
Tabela 6.2 – Cálculo do IGG – acostamento sentido Capital – SP-280 Tipo de defeito fa n fr fp IGITrincas Tipo 1 25 19 131,6 0,2 26Trincas Tipo 2 10 19 52,6 0,5 26Trincas Tipo 3 0 19 0,0 0,8 0Afundamentos 0 19 0,0 0,9 0Ondulação e Panelas 1 19 5,3 1,0 5Exsudação 0 19 0,0 0,5 0Desgaste 10 19 52,6 0,3 16Remendo 4 19 21,1 0,6 13Flechas TRI e TER 0 19 0,0 1,3 0Flechas ambas trilhas 0 19 0,0 1,0 0
IGG = 86
Já os resultados do acostamento sentido Interior são apresentados na tabela 6.3:
Tabela 6.3 – Cálculo do IGG – acostamento sentido Interior – SP-280 Tipo de defeito fa n fr fp IGITrincas Tipo 1 5 24 20,8 0,2 4Trincas Tipo 2 0 24 0,0 0,5 0Trincas Tipo 3 0 24 0,0 0,8 0Afundamentos 19 24 79,2 0,9 71Ondulação e Panelas 8 24 33,3 1,0 33Exsudação 0 24 0,0 0,5 0Desgaste 0 24 0,0 0,3 0Remendo 19 24 79,2 0,6 48Flechas TRI e TER 3,9 24 4,3 1,3 6Flechas ambas trilhas 1,1 24 1,2 1,0 1
IGG = 163
80
6.1.5 Avaliação Estrutural – Condição deflectométrica do pavimento existente
As condições estruturais foram levantadas através de medidas das deflexões
recuperáveis com a Viga Benkelman em espaçamentos de 40m em 40m, conforme
método DNER-ME 024/94.
São fornecidos para cada local e cada estaca em centésimos de milímetro, a
deflexão D0, deflexão real ou verdadeira, e a D25, deflexão a 25cm do ponto de
prova, as quais são utilizadas no cálculo do raio de curvatura da bacia de
deformação.
Em cada estaca, alternando-se entre o lado direito (LD) e lado esquerdo (LE), foi
realizada a bacia deflectométrica.
A extensão estudada foi dividida em segmentos “Oeste” e “Leste”, considerados
razoavelmente homogêneos, permitindo assim a análise para cada sentido de
tráfego.
Foram fornecidas as medidas de deflexão recuperáveis com a Viga Benkelman, nos
dois sentidos de tráfego, em cada estaca, obtendo inclusive medidas para o cálculo
do raio de curvatura (Rc), conforme tabelas 6.4 e 6.5.
81
Tabela 6.4 – Resultados obtidos na SP-280 – Sentido Capital
PISTA FAIXA
E0 0 LD 49 33 21 16 10 0 189,6E1 40 LE 37 25 19 14 8 0 252,8E2 80 LD 35 19 14 10 8 0 189,6E3 120 LE 39 31 27 23 6 0 379,2E4 160 LD 31 21 16 14 10 0 303,4E5 200 LE 33 21 16 12 8 0 252,8E6 240 LD 33 19 16 8 4 0 216,7E7 280 LE 29 21 19 14 12 0 379,2E8 320 LD 27 21 14 12 8 0 505,7E9 360 LE 29 21 19 12 6 0 379,2E10 400 LD 31 21 16 14 10 0 303,4E11 440 LE 25 16 14 10 6 0 379,2E12 480 LD 23 16 10 4 0 0 505,7E13 520 LE 25 16 14 10 8 0 379,2E14 560 LD 23 16 14 10 8 0 505,7E15 600 LE 23 12 12 8 4 0 303,4E16 640 LD 25 16 12 10 6 0 379,2E17 680 LE 29 14 12 10 6 0 216,7E18 720 LD 19 6 4 4 0 0 252,8
3
RODOVIA
SP 280 ‐ trecho em estudo
DATA
2008
REVESTIMENTO
CAUQ
SENTIDOCONDIÇÃO DEFLECTOMÉTRICA ‐ VIGA BENKELMAN
_
POSIÇÃO
LADOmESTACAD0 D25 (L25`) D45 D65 D90 D120 (Lf`) Rc
VALORES DE DEFLEXÃO (0,01 mm)LEITURA DIRETA RELÓGIO COMPARADOR
Capital
82
Tabela 6.5 – Resultados obtidos na SP-280 – Sentido Interior
PISTA FAIXA
E0 0 LD 35 23 16 12 8 0 252,8E1 40 LE 27 19 14 8 4 0 379,2E2 80 LD 27 16 12 10 2 0 303,4E3 120 LE 29 23 19 14 12 0 505,7E4 160 LD 45 29 14 8 6 0 189,6E5 200 LE 23 10 8 8 4 0 252,8E6 240 LD 27 19 14 10 6 0 379,2E7 280 LE 49 39 35 31 21 0 303,4E8 320 LD 25 19 14 10 2 0 505,7E9 360 LE 29 21 16 12 10 0 379,2E10 400 LD 25 19 14 10 8 0 505,7E11 440 LE 27 21 14 10 6 0 505,7E12 480 LD 25 16 12 10 8 0 379,2E13 520 LE 27 21 16 14 10 0 505,7E14 560 LD 39 29 25 23 10 0 303,4E15 600 LE 31 23 19 12 10 0 379,2E16 640 LD 23 16 12 10 6 0 505,7E17 680 LE 21 14 10 8 2 0 505,7E18 720 LD 27 14 10 8 4 0 252,8E19 760 LE 23 16 14 12 6 0 505,7E20 800 LD 27 16 12 10 2 0 303,4E21 840 LE 25 19 12 10 6 0 505,7E22 980 LD 31 16 14 12 8 0 216,7E23 1020 LE 23 10 8 8 4 0 252,8
_ 3 CAUQ
CONDIÇÃO DEFLECTOMÉTRICA ‐ VIGA BENKELMANRODOVIA SENTIDO REVESTIMENTO DATA
Rc
2008
POSIÇÃO VALORES DE DEFLEXÃO (0,01 mm)
ESTACA m LADOLEITURA DIRETA RELÓGIO COMPARADOR
D0 D25 (L25`) D45 D65 D90 D120 (Lf`)
SP 280 ‐ trecho em estudo Interior
Os gráficos demonstrando com maior facilidade os valores de Raios de Curvatura
(Rc) são apresentados nas Figuras 6.3 e 6.4.
83
Figura 6.3 – Gráfico: Raio de curvatura medido no sentido Capital – SP-280
Figura 6.4 – Gráfico: Raio de curvatura medido no sentido Interior – SP-280
6.1.6 Reforço do pavimento existente
O pavimento flexível existente, caracterizado por revestimento asfáltico e base e
sub-base granulares, foi analisado nos âmbitos funcional e estrutural e neste item é
verificada necessidade de reforço e aproveitamento do pavimento existente dos
acostamentos.
Nas Figuras 6.3 e 6.4 estão apresentados os raios de curvatura, observando-se que
os valores medidos superam o valor igual a 100, significando que o pavimento
encontra-se estruturalmente em bom estado.
84
Mesmo assim, foi utilizado o Método DNER PRO-011/1979 para a definição da
recuperação do pavimento do acostamento que será faixa de aceleração e
desaceleração.
Procedeu-se o cálculo da deflexão de projeto (Dp) através das medidas obtidas em
campo e também o cálculo da deflexão admissível (Dadm). O valor de “Dp” é
calculado através da soma da média dos valores obtidos das leituras com a Viga
Benkelman com o desvio padrão. O valor de “Dadm” depende dos materiais que
constituem a estrutura do pavimento e do número “N”, e é calculado através da
expressão demonstrada abaixo, sendo que para pavimentos com base cimentada,
adota-se como deflexão admissível metade do valor calculado na equação.
NDadm log176,001,3log ×−= (equação 6.4)
Quadro 6.1 – Dados deflectométricos obtidos e calculados: CONDIÇÃO DEFLECTOMÉTRICA
SEGMENTOEXTENSÃO
(m)DEFLEXÃO MÉDIA
(0,01mm)DESVIO PADRÃO
Dc (0,01mm)
Dadm (0,01mm)
Rc (m)
CONCLUSÃO
Oeste 920 28,75 6,91 35,7 36,9 189,6 a 505,7 não necessita reforçoLeste 800 28,67 5,41 34,0 36,9 189,6 a 505,7 não necessita reforço
Conforme Quadro 6.1 acima, as deflexões características apresentam valores
inferiores à deflexão admissível. Além disso, os raios de curvatura medidos são
superiores a Rc=100. Através da matriz de decisão constante do método, verifica-se
que o pavimento não necessita reforço, tomando-se medidas corretivas somente na
superfície, pois no que tange à análise visual, constatou-se que o pavimento
encontra-se funcionalmente em estado regular, apresentando defeitos com baixo
grau de severidade.
Sendo assim, através dos dados deflectométricos, conclui-se a possibilidade de
aproveitamento da estrutura do pavimento existente, com execução somente de
fresagem e recapeamento e/ou enchimento com CBUQ – Concreto Betuminoso
Usinado a Quente para correções superficiais dos defeitos levantados na avaliação
funcional.
85
Portanto, os trechos do acostamento devem ser fresados a espessura de 4 cm,
estendendo-se 0,50 m adjacente a faixa adjacente, procedendo por recapeamento
em Concreto Asfáltico na mesma espessura, realizando o nivelamento e a correção
do caimento transversal.
6.1.7 Dimensionamento da Estrutura do Pavimento Novo
Os dimensionamentos preliminares das estruturas de pavimentos flexíveis seguiram
as orientações dos métodos de dimensionamentos do DNER (atual DNIT), utilizando
o Método Clássico de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis e o Método da
Resiliência. Também efetuou-se ajuste das espessuras e verificação da estrutura
dimensionada através da aplicação de conceitos da mecânica dos pavimentos,
através de análise mecanística.
A memória de cálculo do dimensionamento do método do DNER (atual DNIT) é
apresentada a seguir:
São apresentados os dados de projeto, obtidos de acordo com o explicado nos itens
anteriores e também através de ábaco constante no método e no Quadro 6.2 são
apresentados os cálculos do dimensionamento:
• N = 3,1 x 106;
• CBR do subleito = 8% => H8 = 46 cm;
• H20 = 27 cm.
86
Quadro 6.2 – Estrutura do Pavimento Flexível - Método do DNER (atual DNIT)
Camada Espessura
(cm)
Coeficiente
Estrutural
Espessura
Equivalente Observação
Revestimento:
CBUQ
6 2,0 12,0 (12/2) = 6 cm > 5 cm de CBUQ
recomendado para 106 < N ≤ 5x106.
Logo, satisfaz o método.
Base: BGS 15 1,0 15,0 12,0 + 15,0 = 27,0 cm = H20 = 27
cm. Satisfaz o método.
Sub-base: BGS 20 1,0 20,0 12,0 + 15,0 + 20,0 = 47,0 cm > H8 =
46 cm. Satisfaz o método.
Espessura
Total
41 - 50,0 -
CONCLUSÃO: A ESTRUTURA ATENDE AS EXIGÊNCIAS DO MÉTODO.
A memória de cálculo do dimensionamento através do método da Resiliência é
apresentada a seguir:
Inicialmente são apresentados os dados de projeto, obtidos de acordo com o
explicado nos itens anteriores e também através de equações constantes no
método:
• N = 3,1 x 106;
• CBR do subleito = 8%;
• HT = 46 cm;
• Dp = 84,65 x10-2 mm;
• HCG = 26,5 cm.
A seguir são apresentadas as espessuras das camadas do pavimento, calculadas
de acordo com a metodologia, conforme pode ser visto no Quadro 6.3:
87
Quadro 6.3 – Estrutura do Pavimento Flexível - Método da Resiliência Espessura da camada betuminosa (HCB)HCB= 4,6 cmHCB ADOTADO= 5,0 cm
Espessura da camada granular (HCG)HCG=HR+HB+HSB
HB= 12,5 cm HCG<=35
HB ADOTADO= 15,0 cm
HSB= 24,1 cmHSB ADOTADO= 25,0 cm
As estruturas dimensionadas através dos dois métodos estão apresentadas na
Tabela 6.6 a seguir.
Tabela 6.6 – Dimensionamentos preliminares do pavimento novo – SP-280
DNER (atual DNIT)
RESILIÊNCIA
6,0 5,015,0 15,020,0 25,0‐ ‐Subleito (CBR >8%, EXP<2 % E MR > 800 kgf/cm²)
CAMADAS
Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ)Brita Graduada Simples (BGS)
ESPESSURAS (cm)
Brita Graduada Simples (BGS)
6.1.8 Verificação e Compatibilização por Critérios Mecanísticos
Das estruturas resultantes do dimensionamento do pavimento novo, verificam-se
algumas pequenas discrepâncias. Desta forma atendendo os critérios de resistência
e resiliência dos materiais envolvidos foi adotada estrutura compatível com ambos
os métodos, ou seja, a obtida pelo método do DNER (atual DNIT), e que será
validada pela verificação mecanística apresentada na seqüência.
88
6.1.8.1 Considerações quanto ao Carregamento
A partir de conceitos da Mecânica dos Pavimentos e com base na Teoria da
Elasticidade, efetuou-se a verificação e o ajuste estrutural do pavimento proposto,
baseando-se na comparação de efeitos externos e internos originados na estrutura
do pavimento pela ação do eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN (8,2 tf)
com os valores admissíveis, que são função do tipo de material empregado na
estrutura do pavimento.
A avaliação estrutural dos pavimentos seguiu o modelo elástico de camadas
múltiplas, buscando; assim, a determinação de indicadores estruturais, ou seja, os
efeitos gerados no interior e na superfície exterior da estrutura de pavimento quando
submetido a um carregamento. Para a determinação dos efeitos internos e externos
originados na estrutura do pavimento (deslocamentos, tensões e deformações)
empregou-se o programa computacional ELSYM-5 (Elastic Layered System).
As condições de carregamento simulam a ação do eixo simples padrão de rodas
duplas de 80 kN (8,2 tf). A carga é representada por uma pressão vertical de contato
p = 5,6 kgf/cm², distribuída uniformemente sobre um circulo de raio r = 10,8 cm. O
número de cargas aplicadas é caracterizado por quatro esforços verticais de
2050 kgf.
Para análise da condição estrutural determinam-se os efeitos internos e externos
nos locais críticos da estrutura, ou seja: na fibra superior da camada de concreto
asfáltico (deflexão ou deslocamento), na fibra inferior da camada de concreto
asfáltico (deformação horizontal de tração), e na fibra superior da camada de reforço
e subleito (deformação vertical de compressão).
89
A Figura 6.5 apresenta esquema do modelo considerado para a análise mecanística:
Figura 6.5 – Representação da aplicação da carga no pavimento em estudo da SP-280
6.1.8.2 Considerações quanto às Camadas do Pavimento
As propriedades e as características dos materiais adotados para cada camada são
aqueles indicados na literatura técnica. Na Tabela 6.7, apresentam-se os valores
utilizados neste estudo.
• Revestimento do pavimento novo: Concreto Betuminoso Usinado a Quente:
E = 37.500 kgf/cm² e ν= 0,30 (temperatura de referência = 30ºC);
• Base e sub-base do pavimento novo: Brita Graduada Simples:
E = 3.000 kgf/cm² e ν = 0,35;
• Subleito Regularizado: CBR > 8%, expansão < 2%, E ≈ 800 kgf/cm² e ν = 0,40.
Tabela 6.7 – Resumo das propriedades das camadas do pavimento novo – SP-280 E Coef.
(kgf/cm²) Poison6 37.500 0,3015 3.000 0,3520 3.000 0,35‐ 800 0,40
ESPESSURACAMADA
Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ)Brita Graduada Simples (BGS)
Subleito (CBR >8%, EXP<2 % E MR > 800 kgf/cm²)Brita Graduada Simples (BGS)
BASE: E2, ν2
34.0 cmQ= 2.050 kgf
P =5,6 kgf/cm2
Deflexão
εt
εv
REVESTIMENTO:E1, ν1
SUB-BASE/REFORÇO:
E3, ν3
SUBLEITO: E4, ν4
H1
H2
H3
90
6.1.8.3 Modelos e Resultados da Análise Mecanística
Para determinação dos valores admissíveis utilizaram-se os seguintes parâmetros e
modelos de previsão da vida de serviço:
• Deslocamentos na superfície do pavimento – deflexão: D0 (x10-2 mm):
DNER-PRO269/94: log D0 adm = 3,148 – 0,188 x log NUSACE;
• Deformação horizontal de tração na fibra inferior do revestimento (x10-4 cm/cm):
FHWA (1976) apud DER/SP (2006): NAASHTO = 1,092 x 10-6 x (1/ εt)3,512;
• Deformação vertical de compressão no topo da camada do subleito (x10-4 cm/cm):
SHELL (1977) apud DER/SP (2006): NUSACE = 6,15 x 10-7 x (1/ εv)4,0.
Através dos parâmetros de tráfego resultaram os seguintes valores:
Tabela 6.8 – Deformações admitidas pelos modelos de fadiga – SP-280 D0 Εt ΕV SUBLEITO
(10‐2mm) (10‐4cm/cm) (10‐4cm/cm)
84,65 3,93 6,67
Tabela 6.9 – Deformações atuantes no pavimento novo – SP-280 D0 Εt ΕV SUBLEITO
(10‐2mm) (10‐4cm/cm) (10‐4cm/cm)
55,24 1,62 4,83
Finalizando, observa-se que as deformações atuantes são admitidas pelos modelos
de fadiga utilizados, ou seja, a estrutura proposta esta apta à função estabelecida
previamente segundo o período de projeto adotado.
6.2 Readequação de Dispositivo de Retorno Existente – BR-116
Este item apresenta projeto de pavimentação referente à readequação do dispositivo
de retorno na Rodovia Presidente Dutra (BR-116). Serão executados pavimentos
flexíveis novos no único ramo novo projetado e análise do pavimento flexível
91
existente nos demais ramos e rotatórias pertencentes do dispositivo. O trecho da
Rodovia Presidente Dutra (BR-116) e o Dispositivo de Retorno em questão podem
ser visualizados pela foto aérea (Figura 6.6).
Figura 6.6 – Foto aérea do trecho da Rodovia BR-116 e do Dispositivo de Retorno
A estrutura do pavimento proposto será estudada de forma que empregue materiais
de fácil aquisição, disponibilidade e trabalhabilidade, apresentando características
desejáveis para uso em pavimentação. Além disso, é desejável o emprego de
materiais compatíveis com relação aos encontrados no pavimento existente, que
caracteriza-se por ser constituído de revestimento asfáltico sobre materiais
granulares.
O pavimento rodoviário deve ser dimensionado e reforçado tendo em vista os
materiais disponíveis, o tráfego previsto para o período de projeto e as
características locais de tal forma que se proteja o subleito contra a geração de
deformações plásticas excessivas, bem como proteger as camadas asfálticas do
processo de fadiga decorrente do carregamento cíclico do tráfego previsto.
92
6.2.1 Características da Rodovia Presidente Dutra – BR-116
Conforme Wikipédia (2009), a BR-116 é a principal rodovia brasileira. Caracteriza-se
por ser uma rodovia longitudinal que inicia-se em Fortaleza, no estado do Ceará e
término em Jaguarão, no estado do Rio Grande do Sul, na fronteira com o Uruguai.
A extensão total da rodovia é de aproximadamente 4.385 quilômetros, atravessando
dez estados.
Em 1 de março de 1996, o trecho entre as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro foi
concedido para a iniciativa privada – a concessionária CCR Nova Dutra, que
administra este trecho, o mais movimentado do país, designado de Rodovia
Presidente Dutra.
Assim, a Rodovia Presidente Dutra (BR-116) faz a ligação entre as cidades do Rio
de Janeiro e São Paulo. Com extensão total de 402 km, tem início no Trevo das
Margaridas, no Rio de Janeiro e término na Ponte Presidente Dutra, no acesso à
Marginal Tietê, em São Paulo. No Estado de São Paulo tem 231 km e no estado do
Rio de Janeiro, a rodovia possui extensão de 171 km.
A Rodovia Presidente Dutra é considerada a rodovia mais importante do Brasil, não
só por ligar as duas metrópoles nacionais, mas também como atravessar uma das
regiões mais ricas do país.
A primeira rodovia ligando Rio de Janeiro e São Paulo foi aberta pelo governo de
Washington Luis, em 5 de maio de 1928. No final da década de 1940, devido ao
aumento industrial, ocorreu a construção da atual Via Dutra, inaugurada em 19 de
janeiro de 1951 pelo Presidente Eurico Gaspar Dutra, ligando as duas Metrópoles.
A princípio a rodovia possuía pista simples em grande parte do seu percurso e só
era duplicada nos trechos entre São Paulo e Guarulhos e na Baixada Fluminense.
Então, na década de 1960 a pista foi duplicada em vários trechos e finalmente em
1967 estava totalmente duplicada. Em março de 1996 a operação da rodovia foi
concedida e atualmente é administrada pela empresa NovaDutra S/A, que realizou
obras de melhoria e ampliação da pista.
93
A Rodovia Presidente BR-116 é federal e classificada como radial longitudinal, que
vão do norte para o sul. Rodovias federais são definidas pela sigla BR, seguida de
três algarismos. O primeiro algarismo indica a categoria da categoria da rodovia e os
outros dois definem a posição, relativa a Capital federal e aos limites do País. Assim,
a Rodovia Presidente Dutra, por tratar-se de uma nomenclatura de parte da Rodovia
BR-116, possui estas características apresentadas.
6.2.2 Propriedades Geológico-geotécnicas do trecho em questão
Para o conhecimento dos solos do subleito e do pavimento existente foram
realizadas sondagens a trado e aberturas de poços de inspeção, além de realização
de ensaios laboratoriais com os materiais coletados para a caracterização do
material para fins de dimensionamento da estrutura do pavimento.
Os ensaios laboratoriais realizados forneceram os resultados dos materiais
coletados em 4 (quatro) pontos distribuídos ao longo da área a ser pavimentada, a
saber:
• Análise Granulométrica;
• Limite de Plasticidade de Solos;
• Limite de Liquidez de Solos;
• Índice Suporte Califórnia de Solos e Expansão, com corpos de prova moldados
com a energia de compactação Proctor Normal (12 golpes por camada).
Apresentam-se na Tabela 6.10 de resumo dos ensaios realizados os respectivos
resultados de CBR e Expansão.
Tabela 6.10 – Resumo dos resultados de ensaios – BR-116 Amostra Expansão (%) CBR (%)
ST-01 0,56 10,0
ST-02 0,62 7,0
ST-03 2,60 8,0
ST-03 0,35 9,0
ST-04 1,15 8,0
94
Na consideração do subleito adotou-se um valor mínimo para o Índice de Suporte
California (ISC = CBR). Tal índice foi determinado através da expressão a seguir,
utilizando os valores de CBR obtidos na Energia de Proctor Normal:
(equação 6.5)
Com isso obteve-se para o subleito Índice de Suporte Califórnia – CBRp = 7%,
compactado na Energia de Proctor Normal.
Os materiais ensaiados foram classificados como A-4, A-6 e A-7-6 (classificação
TRB – Transportation Research Board). Para classificação dos solos quanto à
resiliência considerou-se que se trata de solo tipo II (Solos com grau de resiliência
intermediário apresentam comportamento regular como subleito); assim, para
estimativa do módulo de resiliência (MR) do mesmo adotou-se a expressão a seguir:
MR = 100 * CBR (kgf/cm²) => MR = 700 kgf/cm² (equação 6.6)
6.2.3 Tráfego do trecho em estudo
O tráfego considerado para o dimensionamento foi estabelecido através da
determinação do parâmetro “N” equivalente de operações do eixo simples padrão de
rodas duplas de 80kN para o período de projeto de 10 anos, considerando a
abertura da via a partir de 2009.
Foram coletadas informações sobre o tráfego que possibilitaram a definição do
número “N” de projeto, através da obtenção de Volumes Diários Médios (VDM’s).,
cujo valor é igual a 4754 veículos comerciais.
Assim, o número “N” é obtido pela fórmula bastante conhecida que compõe o
método Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, (SOUZA,1966).
95
(equação 6.7)
No presente estudo, para cálculo do número “N”, foram adotadas as seguintes
hipóteses:
• Distribuição direcional de 100% para o VDM;
• 4% dos veículos comerciais na faixa mais solicitada;
• 70% dos veículos comerciais 1 a 4 e ônibus circulando com a carga máxima
legal e os 30% restantes vazios;
• 80% dos veículos comerciais 5 a 10 circulando com a carga máxima legal e os
20% restantes vazios;
• Fator de Crescimento de 2,7% ao ano; e
• Fator Climático Regional igual a 1,0.
A partir do exposto anteriormente, obteve-se número “N” de projeto acumulado durante o
período de 10 anos (2009-2019), relativo aos métodos da USACE e da AASHTO, dados a
seguir:
referentes aos ramos e rotatórias
6.2.4 Avaliação Estrutural – Condição deflectométrica do pavimento existente
O levantamento de deflexões recuperáveis de um pavimento consiste na avaliação
das condições estruturais tanto das camadas mais superficiais quanto da estrutura,
através de medidas de deslocamentos sob uma carga aplicada como também a
diferentes distâncias da mesma.
As condições estruturais foram levantadas através de medidas das deflexões
recuperáveis com a Viga Eletrônica. Foram fornecidas as medidas de deflexão
recuperáveis, em cada estaca, em centésimos de milímetro. Para o levantamento
NUSACE = 5,7 x 106;
NAASHTO = 2,1 x 106.
N = 365 . VDMC . P . FE . FC . FR .Fx
96
deflectométrico utilizou-se o equipamento dinâmico Falling Weight Deflectometer
(FWD), de acordo com o preconizado no procedimento DNER PRO-273/96.
O dispositivo foi dividido em segmentos denominados de ramos, alças, via local e
rotatórias. A figura 6.7 apresenta parte do dispositivo, ou seja, ramo e rotatória.
Figura 6.7 – Foto do Dispositivo da Rodovia BR-116 em estudo
6.2.5 Reforço do pavimento existente
O pavimento flexível existente, caracterizado por revestimento asfáltico e base e
sub-base granulares, foi analisado no âmbito estrutural e neste item é apresentado
projeto de reforço para o mesmo.
Através dos valores medidos do levantamento deflectométrico, procedeu-se o
cálculo da deflexão de projeto (Dp) através das medidas obtidas em campo e
também o cálculo da deflexão admissível (Dadm). O valor de “Dp” é calculado
através da soma da média dos valores obtidos das leituras com a Viga com o desvio
padrão. O valor de “Dadm” depende dos materiais que constituem a estrutura do
pavimento e do número “N”, e é calculado através da expressão demonstrada
abaixo.
97
NDadm log176,001,3log ×−= (equação 6.8)
Quadro 6.4 – Dados deflectométricos e espessuras de reforço:
MÉTODO DNER PRO 011/1979
BR‐116 ‐ DIMENSIONAMENTO DE REFORÇO DO PAVIMENTO DO DISPOSITIVO
I1 = 1 I2 = 0 N = 5,7*10^6
TRECHO Dc Dadm hcb Capa ‐ CBUQ (cm) Base ‐ BGS (cm)Ramo C 94 67 5,9 7,5 ‐Alça para Ramo 158,9 67 15,0 7,5 15,0Alça para Rotatóri 156,7 67 14,8 7,5 15,0Via Local 119,5 67 10,1 7,5 10,0Rotatória A 179,2 67 17,1 7,5 17,0Rotatória B 142,2 67 13,1 7,5 10,0
Conforme Quadro 6.4 acima, as deflexões características apresentam valores
superiores à deflexão admissível, através do método DNER-PRO 011/1979. Através
do exposto, verifica-se que o pavimento necessita de restauração, através de reforço
em camada betuminosa.
Porém, devido as espessuras obtidas, adotou-se utilização de base (exceto no
Ramo C) e revestimento em CBUQ – Concreto Betuminoso Usinado a Quente, a fim
de conferir ao pavimento o reforço necessário.
6.2.6 Dimensionamento da Estrutura do Pavimento Novo
Os dimensionamentos preliminares das estruturas do pavimento flexível seguiram as
orientações dos métodos de dimensionamentos do DNER (atual DNIT), utilizando o
Método Clássico de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis e o Método da
Resiliência. Também efetuou-se ajuste das espessuras e verificação da estrutura
dimensionada através da aplicação de conceitos da mecânica dos pavimentos,
através de análise mecanística.
98
A memória de cálculo do dimensionamento do método do DNER (atual DNIT) é
demonstrada a seguir.
São apresentados os dados de projeto, obtidos de acordo com o explicado nos itens
anteriores e também através de ábaco constante no método e no Quadro 6.5 são
apresentados os cálculos do dimensionamento:
• N = 5,7 x 106;
• CBR do subleito = 7% => H7 = 51 cm;
• H20 = 28 cm.
Quadro 6.5 – Estrutura do Pavimento Flexível - Método do DNER (atual DNIT)
Camada Espessura
(cm)
Coeficiente
Estrutural
Espessura
Equivalente Observação
Revestimento:
CBUQ
7,5 2,0 15,0 (15/2) = 75 cm = 7,5 cm de CBUQ
recomendado para 5x106 < N ≤ 107.
Logo, satisfaz o método.
Base: BGS 20 1,0 20,0 15,0 + 20,0 = 35,0 cm > H20 = 28
cm. Satisfaz o método.
Sub-base:
Rachão
20 1,0 20,0 15,0 + 20,0 + 20,0 = 55,0 cm > H7 =
51 cm. Satisfaz o método.
Espessura
Total
47,5 - 55,0 -
CONCLUSÃO: A ESTRUTURA ATENDE AS EXIGÊNCIAS DO MÉTODO.
A memória de cálculo do dimensionamento através do método da resiliência é
apresentada a seguir:
Inicialmente são apresentados os dados de projeto, obtidos de acordo com o
explicado nos itens anteriores e também através de equações constantes no
método:
• N = 5,7 x 106;
• CBR do subleito = 7%;
• HT = 51 cm;
99
• Dp = 75,49 x 10-2 mm;
• HCG = 27,4 cm.
A seguir são apresentadas as espessuras das camadas do pavimento, calculadas
de acordo com a metodologia, conforme pode ser visto no Quadro 6.6:
Quadro 6.6 – Estrutura do Pavimento Flexível - Método da Resiliência
Espessura da camada betuminosa (HCB)HCB= 5,9 cmHCB ADOTADO= 8,0 cm
Espessura da camada granular (HCG)HCG=HR+HB+HSB
HB= 11,4 cm HCG<=35
HB ADOTADO= 15,0 cm
HSB= 29,1 cmHSB ADOTADO= 30,0 cm
As estruturas dimensionadas através dos dois métodos estão apresentadas na
Tabela 6.11 a seguir:
Tabela 6.11 – Dimensionamentos preliminares do pavimento: Novo ramo – Dispositivo BR-116
DNER RESIL7,5 8,0
20,0 15,0Pedra Rachão 20,0 30,0
- -Subleito (CBR >7%, EXP<2 % E MR > 700 kgf/cm²)
CAMADA
Concreto Betuminoso Usinado à QuenteBrita Graduada Simples (BGS)
ESPESSURA
6.2.7 Verificação e Compatibilização por Critérios Mecanísticos
Das estruturas resultantes dos dimensionamentos dos pavimentos novos, verificam-
se algumas pequenas discrepâncias. Desta forma atendendo os critérios de
resistência e resiliência dos materiais envolvidos foi adotada estrutura compatível
100
com ambos os métodos, e que será validada pela verificação mecanística
apresentada na seqüência.
6.2.7.1 Considerações quanto ao Carregamento
A partir de conceitos da Mecânica dos Pavimentos e com base na Teoria da
Elasticidade, efetuou-se a verificação e o ajuste estrutural do pavimento proposto,
baseando-se na comparação de efeitos externos e internos originados na estrutura
do pavimento pela ação do eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN (8,2 tf)
com os valores admissíveis, que são função do tipo de material empregado na
estrutura do pavimento.
A avaliação estrutural dos pavimentos seguiu o modelo elástico de camadas
múltiplas, buscando; assim, a determinação de indicadores estruturais, ou seja, os
efeitos gerados no interior e na superfície exterior da estrutura de pavimento quando
submetido a um carregamento. Para a determinação dos efeitos internos e externos
originados na estrutura do pavimento (deslocamentos, tensões e deformações)
empregou-se o programa computacional ELSYM-5 (Elastic Layered System).
As condições de carregamento simulam a ação do eixo simples padrão de rodas
duplas de 80 kN (8,2 tf). A carga é representada por uma pressão vertical de contato
p = 5,6 kgf/cm², distribuída uniformemente sobre um circulo de raio r = 10,8 cm. O
número de cargas aplicadas é caracterizado por quatro esforços verticais de
2050 kgf.
Para análise da condição estrutural determinam-se os efeitos internos e externos
nos locais críticos da estrutura, ou seja: na fibra superior da camada de concreto
asfáltico (deflexão ou deslocamento), na fibra inferior da camada de concreto
asfáltico (deformação horizontal de tração), e na fibra superior da camada de reforço
e subleito (deformação vertical de compressão).
101
A Figura 6.8 apresenta esquema do modelo considerado para a análise mecanística:
Figura 6.8 – Representação da aplicação da carga no pavimento em estudo da BR-116
6.2.7.2 Considerações quanto às Camadas do Pavimento
As propriedades e as características dos materiais adotados para cada camada são
aqueles indicados na literatura técnica. A seguir, apresentam-se os valores utilizados
neste estudo.
• Revestimento: Concreto Betuminoso Usinado a Quente: E = 37.500 kgf/cm² e
ν= 0,30 (temperatura de referência = 30ºC);
• Base: Brita Graduada Simples: E = 3.000 kgf/cm² e ν = 0,35;
• Rachão: E = 2.000 kgf/cm² e ν = 0,40;
• Subleito Regularizado: CBR ≥ 7%, expansão < 2%, E = 700kgf/cm² e ν = 0,45.
Tabela 6.12 – Resumo das propriedades das camadas do pavimento: Novo ramo – Dispositivo da BR-116
E Coef. (kgf/cm²) Poison
7,5 37.500 0,3015 3.000 0,3530 2.000 0,40- 700 0,45
ESPESSURACAMADA
Concreto Betuminoso Usinado à QuenteBrita Graduada Simples (BGS)
Subleito (CBR >7%, EXP<2 % E MR > 700 kgf/cm²)Pedra Rachão
BASE: E2, ν2
34.0 cmQ= 2.050 kgf
P =5,6 kgf/cm2
Deflexão
εt
εv
REVESTIMENTO:E1, ν1
SUB-BASE/REFORÇO:
E3, ν3
SUBLEITO: E4, ν4
H1
H2
H3
102
6.2.7.3 Modelos e Resultados da Análise Mecanística
Para determinação dos valores admissíveis utilizaram-se os seguintes parâmetros e
modelos de previsão da vida de serviço:
• Deslocamentos na superfície do pavimento – deflexão: D0 (x10-2 mm):
DNER-PRO269/94: log D0 adm = 3,148 – 0,188 x log NUSACE;
• Deformação horizontal de tração na fibra inferior do revestimento (x10-4 cm/cm):
FHWA (1976) apud DER/SP (2006): NAASHTO = 1,092 x 10-6 x (1/ εt)3,512;
• Deformação vertical de compressão no topo da camada do subleito (x10-4 cm/cm):
SHELL (1977) apud DER/SP (2006): NUSACE = 6,15 x 10-7 x (1/ εv)4,0.
Através dos parâmetros de tráfego resultaram os seguintes valores:
Tabela 6.13 – Deformações admitidas pelos modelos de fadiga: Novo Ramo – BR-116 D0 Et EV SUBLEITO
(10-2mm) (10-4cm/cm) (10-4cm/cm)75,49 3,18 5,73
Tabela 6.14 – Deformações atuantes na estrutura proposta: Novo Ramo – BR-116 D0 Et EV SUBLEITO
(10-2mm) (10-4cm/cm) (10-4cm/cm)58,52 2,26 3,74
E finalmente, observa-se que as deformações atuantes são admitidas pelos modelos
de fadiga utilizados, ou seja, a estrutura proposta esta apta à função estabelecida
previamente segundo o período de projeto adotado.
103
7 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este capítulo trata das análises dos resultados obtidos nos “Estudos de Caso”,
apresentando a estrutura do pavimento existente que deve ser reforçada e as
estruturas dos pavimentos novos, propostas de acordo com os dimensionamentos
demonstrados no capítulo anterior.
Com relação ao primeiro Estudo de Caso: Implantação de dispositivo de retorno na
Rodovia SP-280, os estudos de pavimentação compreenderam análises funcionais e
estruturais do pavimento existente do acostamento da Rodovia, que será
aproveitado como faixa de desaceleração/aceleração, e; dimensionamento, análise
mecanística e proposta de pavimento novo nos ramos que compõem o dispositivo de
retorno a ser implantado.
No segundo Estudo de caso: Readequação de Dispositivo de Retorno na Rodovia
BR-116, os estudos de pavimentação englobaram análise estrutural do pavimento
existente de ramos e rotatórias do dispositivo de retorno e; dimensionamento,
análise mecanística e proposta de pavimento em novo ramo a ser executado em tal
dispositivo já existente.
Com relação ao primeiro Estudo de Caso, o pavimento existente do acostamento da
SP-280, nos segmentos que servirão de faixas de aceleração e desaceleração, foi
levantado através de Avaliação Objetiva da Superfície e cálculo do IGG – Índice de
Gravidade Global e Determinação das Deflexões através de método utilizando-se a
Viga Benkelman.
No acostamento da SP-280, sentido Capital, os defeitos existentes em ordem de
maior ocorrência foram: trincas, desgaste, remendo e ondulação, sendo estes com
poucas ocorrências. Já no sentido interior, os defeitos levantados, também na ordem
da maior a menor ocorrência foram: afundamentos, remendo, ondulação e trincas,
sendo neste sentido resultando em valor de IGG superior ao do sentido Capital.
104
Nos mesmos segmentos, a avaliação estrutural do pavimento através da Viga
Belkelman determinou as deflexões do pavimento, nas quais foram calculadas as
deflexões de projeto ou características, que por sua vez resultaram valores inferiores
à deflexão admissível, calculada de acordo com o tráfego previsto. Sendo assim,
adotou-se somente realização de fresagem na espessura de 4,0 cm, para correção
dos defeitos superficiais levantados e recapeamento com concreto asfáltico – CBUQ
na mesma espessura, atendendo o tráfego que utilizará tais trechos como faixas de
aceleração e desaceleração do Dispositivo de Retorno.
A estrutura de pavimento existente nos acostamentos em questão da SP-280 e as
intervenções necessárias são apresentadas na Figura 7.1:
Figura 7.1 – Pavimento Existente (Dispositivo da SP-280) – fresagem e recapeamento
Com relação ao segundo Estudo de Caso, o pavimento existente do viário em
estudo que compõe o Dispositivo de Retorno da BR-116 foi avaliado somente no
âmbito estrutural, através de deflexões determinadas com a Viga Eletrônica –
Equipamento FWD, que constatou, conforme cálculos de deflexões características,
valores superiores à deflexão admissível, necessitando assim de reforço do
pavimento nos trechos estudados.
O reforço do pavimento resultou em recapeamento em CBUQ com 7,5 cm de
espessura no designado Ramo C do Dispositivo e nos demais trechos denominados
como: Alça para Ramo, Alça para Rotatória, Via Local, Rotatória A e Rotatória B;
como a espessura calculada de reforço foi mais espessa, adotou-se entre 10,0 cm e
105
17,0 cm de base em BGS e 7,5 cm de CBUQ, atendendo, portanto, aos esforços
solicitantes.
A estrutura de pavimento existente no Ramo C do Dispositivo em questão da
BR-116 e as intervenções necessárias são apresentadas na Figura 7.2:
Figura 7.2 – Pavimento Existente do Dispositivo (BR-116) – reforço do pavimento
Com relação à estrutura de pavimento existente na Alça para Ramo, Alça para
Rotatória, Via Local, Rotatória A e Rotatória B do Dispositivo em questão da BR-116,
as intervenções necessárias são apresentadas na Figura 7.3:
Figura 7.3 – Pavimento Existente do Dispositivo (BR-116) – reforço do pavimento
106
O pavimento novo do dispositivo da Rodovia SP-280, dimensionado pelos métodos
do DNER (atual DNIT) e da Resiliência, utilizou como materiais das camadas de
base e sub-base o mesmo tipo de material: BGS, pela facilidade de aquisição e
execução, pois o volume necessário é relativamente pequeno. Já na camada de
revestimento foi adotado material asfáltico tipo CBUQ. Sendo assim, o pavimento
proposto caracteriza-se por pavimento flexível.
As espessuras das camadas do pavimento novo do Dispositivo da SP-280 são
apresentadas na Figura 7.4 abaixo:
Figura 7.4 – Pavimento Novo proposto para Dispositivo (SP-280)
O pavimento novo do dispositivo da Rodovia BR-116, dimensionado também pelos
métodos do DNER (atual DNIT) e da Resiliência, utilizou como material de sub-base
a pedra rachão, porém poderia ter sido utilizado material proveniente de fresagem,
pois tanto o rachão quanto o material fresado eram disponíveis. Para tanto, adotou-
se o rachão para sub-base e como base a BGS. O revestimento também foi do tipo
asfáltico em CBUQ. Tal pavimento também é do tipo flexível.
Já as espessuras das camadas do pavimento novo do Dispositivo da BR-116 são
apresentadas na Figura 7.5:
107
Figura 0.1 – Pavimento Novo proposto para Dispositivo (BR-116)
Realizando-se uma comparação dos resultados obtidos para cada Dispostivo de
Retorno, ou seja, para cada Estudo de Caso, nota-se:
• os pavimentos existentes dos acostamentos em estudo da SP-280, apesar de
apresentarem alguns defeitos superficiais (IGG = 86 e IGG = 163), não
estavam comprometidos estruturalmente (Dc inferior Dadm), o que descartou o
reforço do pavimento, exigindo apenas correções superficiais através de
fresagem e recapeamento, ambos com espessura igual a 4,0 cm;
• os pavimentos existentes dos ramos, via e rotatórias do Dispositivo da BR-116,
apresentam problemas estruturais (Dc superior Dadm), sendo necessária
execução de reforços dos pavimentos através de execução de camadas nas
espessuras indicadas nas Figuras 7.2 e 7.3 e, neste caso, podendo-se
descartar a avaliação funcional, visto que as intervenções solucionarão
quaisquer defeitos superficiais existentes nos pavimentos em questão;
• o pavimento novo a ser implantado nos ramos do Dispositivo de Retorno do
primeiro Estudo de Caso apresenta estrutura com 41,0 cm de espessura e
camadas de base e sub-base com o mesmo material;
108
• o pavimento novo do ramo a ser implantado no Dispositivo de Retorno do
segundo Estudo de Caso apresenta estrutura com 52,5 cm de espessura e
camadas de base e sub-base com materiais granulares, porém distintos;
• nos pavimentos novos, a camada de revestimento em CBUQ difere uma da
outra devido ao número “N”, pois para N=3,1x106, a espessura mínima
requerida de camada de capa é de 5 cm; porém, para N=5,7x106, a espessura
mínima de revestimento é de 7,5 cm. Sendo assim, apesar dos pavimentos
novos apresentarem valores de capacidade de suporte do subleito próximos,
ou seja, CBR iguais a 8% e 7%, as estruturas obtiveram espessuras de
camadas diferentes principalmente devido ao tráfego, ou seja, o número “N” de
cada dispositivo de retorno;
• em ambos os pavimentos novos, a espessura da camada de base são iguais,
ou seja, de 15 cm. Porém a camada em rachão majora a espessura da camada
de sub-base no caso do pavimento do Dispositivo da BR-116. Para as sub-
bases, as espessuras foram calculadas de modo a obter valores que protejam
o subleito de deformações;
• as estruturas de pavimentos verificadas mecanísticamente comprovaram que,
além de atenderem aos métodos de dimensionamentos do DNER (atual DNIT)
e da Resiliência, resultaram valores atuantes de deslocamento, deformação
horizontal de tração e deformação vertical de compressão inferiores aos
valores de deformações admissíveis pelo pavimento.
Assim, verifica-se que mesmo realizando-se cálculos e análises provenientes dos
mesmos métodos para projetos de pavimentação, os resultados de cada Estudo de
Caso diferem, pois as características dos pavimentos dependem principalmente dos
parâmetros de projeto nos quais são diferentes para cada região.
109
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os estudos de pavimentação exigem diversos tipos de levantamento, identificações,
ensaios, avaliações, cálculos e análises para obtenção de um projeto de qualidade.
Além disso, deve-se considerar na elaboração de projetos de pavimentos, as
condições de cada região, quanto à disponibilidade dos materiais a ser empregados
na estrutura, o tipo de tráfego, as características geométricas do empreendimento e
também as limitações técnicas e a viabilidade econômica, a fim de obter um bom
produto, atendendo à concepção geral do projeto.
O estudo de pavimento existente deve englobar principalmente os seguintes
parâmetros:
• Identificação da estrutura do pavimento, no que diz respeito às características
dos materiais e espessuras;
• Obtenção das características, principalmente mecânicas (capacidade de
suporte e expansão) e resilientes (módulo de resiliência) do material do subleito
e da distribuição e volume do tráfego da região;
• Avaliação funcional do pavimento: avaliação subjetiva e avaliação objetiva, que
determinam os níveis de serventia, irregularidade longitudinal e levantamento
dos defeitos da superfície;
• Avaliação estrutural do pavimento: determinação das deflexões, através de
equipamentos tipo viga Benkelman e FWD, dentre outros;
• Projeto de reforço do pavimento, caso haja necessidade, podendo-se utilizar
metodologias apresentadas no item 5.6.
110
O estudo de pavimentos novos compõe as seguintes atividades e parâmetros para
sua realização:
• Estudos geotécnicos: capacidade de suporte, expansão e resiliência do
material do subleito;
• Estudos do tráfego: quantificação, distribuição dos veículos e determinação do
número “N”, definido como o número de repetições de carga do eixo padrão
rodoviário de 80 kN;
• Dimensionamento de pavimentos, conforme métodos apresentados ou outros
disponíveis na literatura técnica, obtendo-se, através de cálculos, as
características das camadas do pavimento;
• Análise mecanística das estruturas dimensionadas, calculando-se tensões,
deformações e deslocamentos, com utilização de programas computacionais, a
fim de evitar rupturas por fadiga.
Os estudos de caso apresentaram dois projetos distintos: Implantação de Dispositivo
de Retorno na Rodovia SP-280 e Readequação Geométrica de Dispositivo existente
na Rodovia BR-116. São distintos também quanto ao resultado final, ou seja,
características dos pavimentos resultantes; porém muito parecidos quanto à
metodologia, pois foram adotados os mesmos métodos no caso de projeto de
reforço do pavimento e dimensionamento de pavimentos novos.
Assim, complementando as considerações deste trabalho, e conforme descrito no
Capítulo sobre Pavimentação Rodoviária e apresentado no Capítulo sobre os
Estudos de Caso, a realização de projetos de pavimentação abrange estudos que
envolvem uma série de parâmetros e cálculos, concluindo-se que cada projeto é tão
único quanto importante.
111
REFERÊNCIAS
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