INTRODUÇÃO A PAVIMENTAÇÃO

(A) Definições

(B) Tipos de Pavimentos

(C) Camadas Constituintes

(D) Classificação dos pavimentos

(E) Distribuição de Esforços

Estrutura de múltiplas camadas construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a resistir aos esforços oriundos do tráfego e a melhorar as condições de rolamento.

Característica Principal: "COMPLEXIDADE“

– Número de variáveis (materiais, carga, fundação, clima, NA)
– Circunstâncias variáveis
– Sensibilidade à intemperização e degradação da superfície

Rígidos: placas de concreto de cimento Portland

Semi-rígidos: revestido de camada asfáltica e com base estabilizada quimicamente (cal, cimento)

Flexíveis: revestido de camada asfáltica e com base de brita ou solo

Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto, cimento) e pavimentos asfálticos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento.

PAVIMENTO FLEXÍVEL OU ASFÁLTICO

Nos pavimentos asfálticos, estão em geral presentes camadas de base, de sub-base e de reforço do subleito.

Camada irregular sobre o subleito. Corrige falhas da camada final de terraplenagem ou de um leito antigo de estrada de terra.

Quando existente, trata-se de uma camada de espessura constante sobre o subleito regularizado. Tipicamente um solo argiloso de qualidades superiores a do subleito.

Sub-base Entre o subleito (ou camada de reforço deste) e a camada de base. Material deve ter boa capacidade de suporte. Previne o bombeamento do solo do subleito para a camada de base.

Base Abaixo do revestimento, fornecendo suporte estrutural. Sua rigidez alivia as tensões no revestimento e distribui as tensões nas camadas inferiores.

Nos pavimentos asfálticos, a camada de base é de grande importância estrutural. As bases podem apresentar uma das seguintes diversas constituições:

Granular

• Sem Aditivo
  Solo; Solo-brita; Brita graduada.
• Com aditivo
  Solo melhorado com cimento; Solo melhorado com cal.

Base Granular: Não tem coesão, não resiste à tração, dilui as tensões de compressão, principalmente devido a sua espessura.

Coesiva

• Com ligante ativo
  Solo-cimento; Solo-cal; Concreto rolado.
• Com ligante asfáltico
  Solo-asfalto; Macadame asfáltico; Mistura asfáltica.

Base Coesiva: Dilui as tensões de compressão também devido a sua rigidez, provocando uma tensão de tração em sua face inferior.

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

Penetração

• Invertida - Simples (capa selante), duplo ou triplo.
• Direta - Macadame betuminoso.

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

Ligantes: emulsão asfáltica.

Agregados: vários tamanhos, frios.

Agregado miúdo + emulsão.

Ligante: cimento asfáltico.

Agregados: vários tamanhos, aquecidos.

Espessura não deve ser > 5cm.

Agregados miúdos aquecidos + cimento asfáltico

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

SUB-BASE (SB) - Pouca contribuição Estrutural
- Controle de bombeamento / expansão / contração

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

O concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto):

Nota: Pavimento de blocos pré-moldados de cimento comporta-se como flexível

TEXTURIZAÇÃO / MOLDAGEM / ACABAMENTO

• RA + CCP + SBEQ ou SBG+ (REF) = RÍGIDO
• CCP + RA + BG + SBG + (REF) = FLEXÍVEL
• CCP + RA + BG ou BEQ+ SBEQ ou SBG + (REF) = SEMI - RÍGIDO

1. A carga se distribuí em parcelas proporcionais à rigidez das camadas
2. Todas as camadas sofrem deformações elásticas significativas
3. As deformações até um limite não levam ao rompimento
4. Qualidade do SL é importante pois é submetido a altas tensões e absorve maiores deflexões

1 - Placa absorve maior parte das tensões
2 - Distribuição das cargas faz-se sobre uma área relativamente maior
3 - Pouco deformável e mais resistente à tração
4 - Qualidade de SL pouco interfere no comportamento estrutura

Fadiga

A solicitação de tráfego e as características das camadas do pavimento são de grande importância estrutural. Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento, por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo do Projeto Estrutural (Dimensionamento)

Percorrer a história da pavimentação nos remete à própria história da humanidade, passando pelo povoamento dos continentes, conquistas territoriais, intercâmbio comercial, cultural e religioso, urbanização e desenvolvimento. As técnicas de pavimentação evoluíram e sempre evoluirão com os meios de transporte terrestre.

ANTIGUIDADE

• Os veículos com rodas de madeira necessitavam de superfícies revestidas

Civilizações:

• Mesopotâmia
• Egito
• Babilônia
• China
• Índia
• Incas, Maias e Astecas

– Uma das mais antigas estradas pavimentadas implantadas não se destinou a veículos com rodas, mas a pesados trenós destinados ao transporte de cargas elevadas. Para construção das pirâmides (2600-2400 aC), vias com lajões justapostos em base com boa capacidade de suporte. Atrito era amenizado com umedecimento constante (água, azeite, musgo molhado).

• Estrada de Semíramis (600a.C.) – entre as cidades da Babilônia e Ecbatana; cruzava o Rio Tigre; transformou-se hoje em estrada asfaltada
• Estrada Real (500a.C.) – na Ásia Menor ligando Iônia (Éfeso) do Império Grego ao centro do Império Persa, Susa; concluída em 323 a.C (400 anos para concluir); 2840 km de extensão; 93 dias de percurso (30 km por dia).
• À época de Alexandre, o Grande (anos 300a.C.), havia a estrada de Susa até Persépolis, passando por um posto de pedágio, as Portas Persas, possibilitando o tráfego de veículos com rodas desde o nível do mar até 1.800m de altitude.
• Velhos caminhos da China (200a.C.) e Índia

• Destaque: Estrada da Seda, uma das rotas de comércio mais antigas e historicamente importantes devido a sua grande influência nas culturas da China, Índia, Ásia e também do Ocidente.
• A Estrada da Seda não existia apenas com o propósito do comércio da seda, mas de diversos outros bens como ouro, marfim, animais e plantas exóticas. A mercadoria mais significativa carregada nesta rota não era a seda, mas a religião, o budismo.
• Apogeu da Estrada da Seda foi na dinastia Tang (anos 600d.C.) e, após um período de declínio, voltou a se tornar importante com o surgimento do Império Mongol sob a liderança de Gêngis Khan (anos 1200d.C.), por ser o caminho de comunicação entre as diversas partes do Império.
• Um dos visitantes mais conhecidos e melhor documentado na história da estrada foi Marco Pólo, negociante veneziano, que iniciou suas viagens com apenas 17 anos em 1271 (Bohong, 1989).

Os veículos com rodas de aço necessitavam de estruturas mais resistentes.

Civilizações:

– Grécia

– Império Romano

• O sistema viário romano já existia anteriormente à instalação do Império, embora o mesmo tenha experimentado grande desenvolvimento a partir de então.
• Portanto, há mais de 2000 anos os romanos já possuíam uma boa malha viária, contando ainda com um sistema de planejamento e manutenção. A mais extensa das estradas contínuas corria da Muralha de Antonino, na Escócia, à Jerusalém, cobrindo aproximadamente 5.000km (Hagen, 1955).

• Viae publicae; Viae militare; Actus (vias locais); Privatae  
• Pavimento (espessura 1m-1,5m)
• Fundação: pedras grandes
• Camada Intermediária: areia, pedregulho, argila
• Camada de Superfície: pedras nas bordas, pedregulhos, limalha de ferro (espessura 5cm-7,5cm, podendo chegar a 60cm)

A partir da queda do Império Romano (476d.C.), e durante os séculos seguintes, as novas nações européias fundadas perderam de vista a construção e a conservação das estradas. A França foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do transporte no comércio, dando importância à velocidade de viagem. Carlos Magno, no final dos anos 700 e início dos anos 800, modernizou a França e também no que diz respeito ao progresso do comércio por meio de boas estradas.

Séculos X a XII de pouco cuidado com os Caminhos Reais da França; este descuido é uma das causas da decadência da Europa civilizada. Mudança significativa no reinado de Felipe Augusto (1180-1223), a partir do qual a França passa a ter novamente a preocupação de construir novas estradas e conservá-las.

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

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

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

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

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

•  Os ingleses, observando a forma como eram calçados os caminhos da França, conseguiram construir as vias mais cômodas, duráveis e velozes da Europa, o que foi importante para o progresso da indústria e comércio do país.
• Já à época havia uma grande preocupação com diversos aspectos hoje sabidamente importantes de considerar para uma boa pavimentação: drenagem e abaulamento; erosão; distância de transporte; compactação; sobrecarga; marcação.
• Nomes importantes: Tresaguet (França); Telford (Escócia) e McAdam (Inglaterra)

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

– Importância da compactação
– Estruturas mais leves
– Bases bem drenadas (Drenagem)
– Manutenção contínua (Manutenção)
– Estabilização granulométrica
– Revestimentos mais confortáveis
- cascalhos, paralelepípedos

• 1560 – Caminho do Mar – ligação São Vicente – Piratininga
• recuperada em 1661 como Estrada do Mar
• em 1790 vira Calçada de Lorena
• 1792 – Estrada Santos - São Paulo: lajes de pedra
• 1726 – Caminho do Ouro – Minas ao Rio – Resquícios em Parati e várias outras cidades. Também chamada Estrada Real (Estrada Velha de Parati e Nova que vai para o Rio de Janeiro)
• 1865 – Estrada de rodagem União e Indústria (144km) ligando Petrópolis a Juiz de Fora (foto) – primeira estrada a usar macadame como base/revestimento no Brasil
• Até aqui era usual o calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal

• Século XIX (1ª Metade): Ferrovias
• Século XIX (2ª Metade): Goodyear (pneus), Dumlop (vulcanização), Daimler (motor) 1890 - Penhard / Lassar - automóvel de benzina
• Século XX: (Evolução Tecnológica do automóvel)

– 1905: Asfalto
– 1909: Placas CCP
– 1920: HRB
– 1940: USACE
– 1950: WASHO
– 1960: AASHO --- Manuais 66/72/86/93/2000
– 1982: PICR --- (HDM)
– 1993: SHRP

• 1906 – Calçamento asfáltico em grande escala na cidade do Rio de Janeiro – CAN (Trinidad)- Prefeito Rodrigues Alves
• 1913 – Rodovia Santos - São Paulo
• 1922 – Estrada Rio - Petrópolis – Pavimento de concreto Malha ferroviária brasileira: 3.000km
• 1937 – Criação do DNER
• 1942 – Contato com engenheiros norte-americanos que construíram pistas de aeroportos e estradas de acesso durante a 2ª Guerra Mundial (Belém, Fortaleza, Natal, Recife, Maceió e Salvador) - CBR

• 1942 – 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das menores extensões da América Latina
• 1945 – Rodovia Rio - Bahia
• 1950 – Pavimentação da Rio - São Paulo (Dutra):

Sem estudo geotécnico, com espessuras constantes de 35cm (20cm de base de macadame hidráulico e 15cm de um revestimento de macadame betuminoso por penetração dosado pela regra “a quantidade de ligante é a que o agregado pede”.

• Melhoria das estradas vicinais

• 1959 – Criação da Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv)
• 1960 – Fim do Governo de Juscelino Kubischekcriação de Brasília – Estradas radiais e Plano Nacional de Viação Malha ferroviária totalizava 38.000km
• 1964 – Alguns projetos de pavimentação do Governo militar:
• Transamazônica
• Ponte Rio - Niterói

• 1986 – 95.000km de rodovias pavimentadas: 45.000km federais e 50.000km estaduais e municipais
• 1988 – 140.000km de rodovias pavimentadas (maior extensão da América Latina) Malha ferroviária: 30.000km
• 1996 – Início do programa de concessões
• 2002 – 165.000km de rodovias pavimentadas 55.000km federais
• 1.600.000km de rodovias não pavimentadas (federais, estaduais e municipais) Malha ferroviária: 29.000km
• 2005 190.000km de rodovias pavimentadas 55.000km federais 1.700.000km de rodovias não pavimentadas (federais, estaduais e municipais)

Malha ferroviária: 25.000km Produção de Asfalto: 1.300.000t/ano SITUAÇÃO ATUAL (2010)

• Condição precária em grande parte da malha federal, muitos acidentes geotécnicos, quedas de pontes, taludes, etc
• Alguns estados tem ampliado sua malha e introduzido novas técnicas de pavimentação

• Rede implantada no auge da construção (décadas de 60 e 70) está se deteriorando intensamente.
• Condição atual de maior parte da rede é de regular a ruim com tendência a deterioração acelerada
• A reabilitação da rede exige recursos três a cinco vezes superior do que custaria a conservação no momento oportuno.
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