PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO

Segundo o DNER (1996) um Projeto de Engenharia tem sua versão final intitulada Projeto Executivo e visa, além de permitir a perfeita execução da obra, possibilitar a sua visualização, o acompanhamento de sua elaboração, seu exame e sua aceitação e o acompanhamento da obra. O processo comporta três etapas que se caracterizam pelo crescente grau de precisão: Estudos Preliminares; Anteprojeto e Projeto Executivo.

• Estudos Preliminares: Determinação preliminar, por meio de levantamento expedito de todas as condicionantes do projeto das linhas a serem mais detalhadamente estudadas com vistas à escolha do traçado. Tais estudos devem ser subsidiados pelas indicações de planos diretores, reconhecimentos, mapeamentos e outros elementos existentes.
• Anteprojeto: Definição de alternativas, em nível de precisão que permita a escolha do(s) traçado(s) a ser(em) desenvolvido(s) e a estimativa do custo das obras.
• Projeto Executivo: Compreende o detalhamento do Anteprojeto e perfeita representação da obra a ser executada, devendo definir todos os serviços a serem realizados devidamente vinculados às Especificações Gerais, Complementares ou Particulares, quantificados e orçados segundo a metodologia estabelecida para a determinação de custos unitários e contendo ainda o plano de execução da obra, listagem de equipamentos a serem alocados e materiais e mão-de-obra em correlação com os cronogramas físicos e financeiros.

Na fase de anteprojeto são desenvolvidos, ordinariamente os Estudos de Tráfego, Estudos Geológicos, Estudos Topográficos, Estudos Hidrológicos e Estudos Geotécnicos.

Na fase de projeto são complementados os estudos e desenvolvidos o Projeto Geométrico, Projeto de Terraplenagem, Projeto de Drenagem, Projeto de Pavimentação, Projeto de Obra-de-Arte Especiais, Projeto de Interseções, Projeto de Obras Complementares (envolvendo, Sinalização, Cercas e Defensas) e Projeto de Desapropriação.

É a parte do projeto que analisa o comportamento dos elementos do solo no que se refere diretamente à obra. Os estudos geotécnicos, de um modo geral podem ser assim divididos:

Os estudos geotécnicos para um Projeto de Pavimentação compreendem:

• Reconhecimento do Subleito
• Estudos de Ocorrências de Materiais para Pavimentação

Para o dimensionamento de um pavimento rodoviário é indispensável o conhecimento do solo que servirá para a futura estrutura a ser construída. Este solo de fundação, chamado subleito, requer atenção especial, através de estudos geotécnicos, que possibilitam o seu reconhecimento, identificação e quantificação das suas características físicas e mecânicas assim como a obtenção dos parâmetros geotécnicos necessários ao dimensionamento da estrutura.

A espessura final do pavimento, assim como os tipos de materiais a serem empregados são função das condições do subleito. Quanto pior forem as condições do subleito, maior será a espessura do pavimento, podendo muitas vezes, ser requerida a substituição parcial do mesmo, com troca por outro de melhores condições. O estudo do reconhecimento do solo do subleito, normalmente é feito em estradas com terraplanagem concluída embora haja também, uma tendência no sentido de que todos os estudos tratados sejam feitos previamente à terraplanagem. Desta forma o projeto da rodovia englobaria os projetos de terraplanagem e pavimentação.

a) Objetivos:

O estudo do subleito de estradas de rodagem com terraplenagem concluída tem como objetivo o reconhecimento dos solos visando à caracterização das diversas camadas e o posterior traçado dos perfis dos solos para efeito do projeto de pavimento (DNER, 1996). Nestes estudos são fixadas as diretrizes que devem reger os trabalhos de coleta de amostras do subleito, de modo que se disponha de elementos necessários para o projeto de pavimentação.

b) Seqüência dos serviços:

O reconhecimento do subleito é normalmente feito em três fases:

• Inspeção expedita no campo: Nesta fase são feitas sondagens superficiais no eixo e nos bordos da plataforma da rodovia para identificação dos diversos horizontes de solos (camadas) por intermédio de uma inspeção expedida do campo.
• Coleta de amostras/ensaios: Estas amostras visam fornecer material para a realização dos ensaios geotécnicos e posterior traçado dos perfis de solos. São definidos a partir dos elementos fornecidos pela inspeção expedia do campo.
• Traçado do perfil longitudinal: De posse dos resultados dos ensaios feitos em cada camada ou horizonte de cada furo, traça-se o perfil longitudinal de solos constituintes do subleito estudado.

c) Inspeção expedita de campo:

Este item foi extraído de DNER (1996) Para a identificação das diversas camadas de solo, pela inspeção expedita no campo, são feitas sondagens no eixo e nos bordos da estrada, devendo estas, de preferência, serem executadas a 3,50 m do eixo. Os furos de sondagem são realizados com trado ou pá e picareta. O espaçamento máximo, entre dois furos de sondagem no sentido longitudinal, é de 100 m a 200 m, tanto em corte como em aterro, devendo reduzir-se, no caso de grande variação de tipos de solos.

Nos pontos de passagem de corte para aterro devem ser realizados também furos de sondagem. A profundidade dos furos de sondagem será, de modo geral, de 0,60 m a 1,00 m abaixo do greide projetado para a regularização do subleito. Furos adicionais de sondagem com profundidade de até 1,50 m abaixo do greide projetado para regularização poderão ser realizados próximos ao pé de talude de cortes, para verificação do nível do lençol de água (ver Projeto de Drenagem) e da profundidade de camadas rochosas. Em cada furo de sondagem, devem ser anotadas as profundidades inicial e final de cada camada, a presença e a cota do lençol de água, material com excesso de umidade, ocorrência de mica e matéria orgânica.

Os furos de sondagem devem ser numerados, identificados com o número de estaca do trecho da estrada em questão, seguidos das letras E, C ou D, conforme estejam situados no bordo esquerdo, eixo ou bordo direito. Deve ser anotado o tipo de seção: corte, aterro, seção mista ou raspagem, com as iniciais C, A, SM, R. Os materiais para efeito de sua inspeção expedita no campo, serão classificados de acordo com a textura, nos seguintes grupos:

- Bloco de rocha: pedaço isolado de rocha que tenha diâmetro superior a 1 m;

- Matacão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 25cm e 1m; - Pedra de mão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 76 mm e 25 cm;

- Pedregulho: fração de solo entre as peneiras de 76 mm (3") e de 2,0 mm (nº 10);

- Areia: 

• Grossa: fração de solo entre as peneiras de 2,0 mm (nº 10) e 0,42 mm (nº 40); 
• Fina: fração de solo entre as peneiras de 0,42 mm (nº40) e 0,075 mm (nº 200);
• Silte e Argila: fração de solo constituída por grãos de diâmetro abaixo de 0,075mm.

São usadas, na descrição das camadas de solos, combinações dos termos citados como, por exemplo, pedregulho areno-siltoso, areia fina-argilosa, etc. Deverão também ser anotadas as presenças de mica e matéria orgânica.

As anotações referentes a Bloco de Rocha, Matacão e Pedra de Mão, complementarão a descrição das camadas, quando for o caso. Para a identificação dos solos pela inspeção expedita, são usados testes expeditos, como: teste visual, do tato, do corte, da dilatância, da resistência seca, etc. A cor do solo é elemento importante na classificação de campo. As designações "siltoso" e "argiloso" são dadas em função do I.P., menor ou maior que 10, do material passando na peneira de 0,42 mm (nº 40). O solo tomará o nome da fração dominante, para os casos em que a fração passando na peneira nº 200 for menor ou igual a 35%; quando esta fração for maior que 35%, os solos são considerados siltes ou argilas, conforme seu I.P. seja menor ou maior que 10. Todos os elementos referidos, obtidos durante a inspeção expedita, são anotados no "Boletim de Sondagem" (Figura 1)

d) Coleta de amostras e execução dos ensaios:

Este item foi extraído de DNER (1996)

A medida que forem sendo executadas as sondagens e procedida a inspeção expedita no campo, são coletadas amostras para a realização dos seguintes ensaios de laboratório:

• Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (nº 10) e de 0,075 mm (nº 200);
• Limite de Liquidez;
• Limite de Plasticidade;
• Limite de Contração em casos especiais de materiais do subleito;
• Compactação;
• Massa Específica Aparente "in situ";
• Índice Suporte Califórnia (ISC);
• Expansibilidade no caso de solos lateríticos.

A coleta das amostras deve ser feita em todas as camadas que aparecem numa seção transversal, de preferência onde a inspeção expedita indicou maiores espessuras de camadas. Para os ensaios de caracterização (granulometria, LL e LP) é coletada, de cada camada, uma amostra representativa para cada 100 m ou 200 m de extensão longitudinal, podendo o espaçamento ser reduzido no caso de grande variação de tipos de solos.

Tais amostras devem ser acondicionadas convenientemente e providas de etiquetas onde constem a estaca, o número de furo de sondagem, e a profundidade, tomando, depois, um número de registro em laboratório. Para os ensaios de Índice Suporte Califórnia (I.S.C.) retira-se uma amostra representativa de cada camada, para cada 200 m de extensão longitudinal, podendo este número ser aumentado em função da variabilidade dos solos.

As determinações de massa específica aparente seca "in situ" do subleito e retiradas de amostras para o ensaio de compactação, quando julgadas necessárias são feitas com o espaçamento dos furos no sentido longitudinal, no eixo e bordos, na seguinte ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, etc. As determinações nos bordos devem ser em pontos localizados a 3,50 m do eixo. Mediante comparação entre os valores obtidos "in situ" e os laboratórios, para cada camada em causa, determina-se o grau de compactação.

Para materiais de subleito, o DNER utiliza o ensaio de compactação AASHTO. normal, exigindo um grau mínimo de compactação de 100% em relação a este ensaio, sendo o I.S.C. determinado em corpos-de-prova moldados nas condições de umidade ótima e densidade máxima correspondentes a este ensaio. Em geral, o I.S.C. correspondente a estas condições é avaliado mediante a moldagem de 3 corpos-de-prova com umidades próximas a umidade ótima. Para fins de estudos estatísticos dos resultados dos ensaios realizados nas amostras coletadas no subleito, as mesmas devem ser agrupadas em trechos com extensão de 20 km ou menos, desde que julgados homogêneos dos pontos de vista geológico e pedológico.

e)Traçado do perfil longitudinal / apresentação dos resultados:

Segundo o DNER (1996) os resultados dos ensaios de laboratórios devem constar de um "Quadro - Resumo de Resultados de Ensaios" (Figura 2), notando-se que, para dar generalidade ao modelo, figuram ensaios que podem não ser feitos durante o reconhecimento do subleito. Com base no "Quadro-Resumo", é feita separadamente, para cada grupo de solos da classificação TRB, uma análise estatística dos seguintes valores:

• Percentagem, em peso, passando nas peneiras utilizadas no ensaio de granulometria. Geralmente são analisadas as percentagens, passando nas peneiras nº 10, nº 40 e nº 200.
• LL
• IP
• IG
• ISC
• Expansão (ISC)

O DNER tem utilizado o seguinte plano de amostragem para a análise estatística dos resultados dos ensaios:

Outros critérios de análise estatística para a determinação de valores máximos e mínimos prováveis poderão ser utilizados desde que devidamente justificados. A análise estatística dos diversos grupos de solos encontrados no subleito pode ser apresentada, conforme o Quadro da Figura 3. Um perfil longitudinal com indicação dos grupos de solos pode ser visto na figura 4.

Nesta fase são feitos estudos específicos nas Jazidas da região próxima à construção da rodovia que serão analisadas para possível emprego na construção das camadas do pavimento (regularização do sub-leito, reforço, sub-base, base e revestimento ). Estes estudos são baseados nos dados da Geologia e Pedologia da região e podem ser utilizados fotografias aéreas, mapas geológicos, além de pesquisa com os moradores da região, reconhecimento de jazidas antigas, depósitos aluvionares às margens dos rios, etc.

Durante os trabalhos é feita também a localização das fontes de abastecimentos de água. O termo “Jazida” denomina todo depósito natural de material capaz de fornecer matéria-prima para as mais diversas obras de engenharia e o termo “Ocorrência” é empregado quando a matéria-prima ainda não está sendo explorada O DNER fixa modo como deve ser procedido o estudo de jazidas. Normalmente são feitas em duas etapas :

• Prospecção preliminar 
• Prospecção definitiva

Os próximos itens fora adaptados do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996)

a) Prospecção preliminar:

A prospecção é feita para se identificar as ocorrências que apresentam a possibilidade de seu aproveitamento, tendo em vista a qualidade do material e seu volume aproximado. A prospecção preliminar, compreende:

• Inspeção expedita no campo;
• Sondagens; e
• Ensaios de laboratórios.

Assim sendo nas ocorrências de materiais julgados aproveitáveis na inspeção de campo, procede-se de seguinte modo:

• Delimita-se, aproximadamente, a área onde existe a ocorrência do material;
• Faz-se 4 e 5 furos de sondagem na periferia e no interior da área delimitada, convenientemente localizados até à profundidade necessária, ou compatível com os métodos de extração a serem adotados;
• Coleta-se em cada furo e para cada camada, uma amostra suficiente para o atendimento dos ensaios desejados. Anota-se as cotas de mudança de camadas, adotando-se uma denominação expedita que as caracterize. Assim, o material aparentemente imprestável, constituinte da camada superficial, será identificado com o nome genérico de capa ou expurgo. Os outros materiais próprios para o uso, serão identificados pela sua denominação corrente do lugar, como: cascalho, seixos, etc;
• Faz-se a amarração dos furos de sondagem, anotando-se as distâncias aproximadas entre os mesmos e a posição da ocorrência em relação à rodovia em estudo.

Uma ocorrência será considerada satisfatória para a prospecção definitiva, quando os materiais coletados e ensaiados quanto a:

• Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (nº 10) e de 0,075 mm (nº 200);
• Limite de Liquidez LL.;
• Limite de Plasticidade LP;
• Equivalente de Areia;
• Compactação;
• Índice Suporte Califórnia - ISC;

ou pelo menos, parte dos materiais existentes satisfizerem as especificações vigentes, ou quando houver a possibilidade de correção, por mistura, com materiais de outras ocorrências.

As exigências para os materiais de reforço do subleito, sub-base e base estabilizada, são as seguintes:

• Para reforço do subleito: características geotécnicas superiores a do subleito, demonstrados pelos ensaios de I.S.C. e de caracterização (Granulometria, LL, LP).
• Para sub-base granulometricamente estabilizada: ISC > 20 e Índice do Grupo IG = 0 para qualquer tipo de tráfego.
• Para base estabilizada granulometricamente:

1. Limite de Liquidez máximo: 25%
2. Índice de Plasticidade máximo: 6%
3. Equivalente de Areia mínimo: 30%

Caso o Limite de Liquidez seja maior que 25% e/ou Índice de Plasticidade, maior que 6, poderá o solo ser usado em base estabilizada, desde que apresente Equivalente de Areia maior que 30%, satisfaça as condições de Índice Suporte Califórnia e se enquadre nas faixas granulométricas citadas adiante. O Índice Suporte Califórnia deverá ser maior ou igual a 60 para qualquer tipo de tráfego; a expansão máxima deverá ser 0,5%. Poderá ser adotado um ISC até 40, quando economicamente justificado, em face da carência de materiais e prevendo-se a complementação da estrutura do pavimento pedida pelo dimensionamento pela construção de outras camadas betuminosas. Quanto à granulometria, deverá estar enquadrada em uma das faixas das especificações:

A prospecção preliminar das pedreiras é realizada mediante as indicações geológicas, procurando-se avaliar no local por meio de sondagens e de levantamento expeditos:

• O volume de capa ou de expurgo da pedreira;
• A altura e a largura da frente de exploração de rocha aparentemente sã da pedreira.

b) Prospecção definitiva:

A prospecção definitiva das ocorrências de materiais compreende:

• Sondagens e coleta de amostras
• Ensaios de laboratório
• Avaliação de volume das ocorrências

Uma vez verificada a possibilidade de aproveitamento técnico-econômico de uma ocorrência, com base nos ensaios de laboratório - realizados nas amostras coletadas nos furos feitos de acordo com a prospecção preliminar, será, então, feito o estudo definitivo da mesma e sua cubagem. Para isso, lança-se um reticulado com malha de 30 m ou mais de lado, dentro dos limites da ocorrência selecionada, onde serão feitos os furos de sondagem.

Em cada furo da malha ou no seu interior, para cada camada de material, será feito um Ensaio de Granulometria por peneiramento, de Limite de Liquidez de Limite de Plasticidade e de Equivalente de Areia (quando for indicado). No caso de existirem camadas com mais de 1,00 m de espessura, deve-se executar os ensaios acima citados, para cada metro de profundidade dessa camada. Para determinação do Índice Suporte Califórnia (ISC) a mesma orientação deverá ser seguida, ensaiando-se materiais de furos mais espaçados, se for o caso. O Ensaio de Índice Suporte Califórnia para ocorrência de solos e materiais granulares, é feito utilizando os corpos-de-prova obtidos no ensaio de compactação, ou os três que mais se aproximem do ponto de massa específica aparente máxima, de acordo com o método padronizado do DNER. Quando solicitado, são realizados também ensaio de Determinação de Massa Específica Aparente "in situ" do material "in natura".

Com a rede de furos lançada (de 30 em 30m) e com a profundidade de cada furo e cada horizonte, pode-se calcular o volume de cada tipo de material encontrado na jazida. As quantidades mínimas de materiais de ocorrência a serem reconhecidas, para cada quilômetro de pavimento de estrada, são aproximadamente as seguintes:

No que se refere às pedreiras, será obedecido o que recomenda a Norma ABNT 6490/85 (NB-28/68), para "Reconhecimento e Amostragem para Fins de Caracterização das Ocorrências de Rochas". A coleta de amostras de rochas para serem submetidas aos ensaios correntes de Abrasão Los Angeles, Sanidade e Adesividade é realizada através de sondagens rotativas ou então, quando a ocorrência assim o permitir, por extração por meios de furos com barra-mina e explosivos no paredão rochoso.

Quando for necessário, os ensaios correntes poderão ser complementados pelos exames de Lâmina e de Raio X do material coletado. A cubagem do material poderá ser realizada por auscultação a barra-mina. Quando necessário, poderá ser providenciado o lançamento de um reticulado com lados de 10m a 20m aproximadamente. Admite-se que seja considerado como rocha, o maciço abaixo da capa de pedreira.

c) Apresentação dos resultados:

Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais das amostras das ocorrências de solos e materiais granulares são apresentados através dos seguintes elementos:

• Boletim de Sondagem (Figura 1)
• Quadro-resumo dos Resultados dos Ensaios (Figura 2)
• Análise Estatística dos Resultados (Figura 6)
• Planta de Situação das Ocorrência (Figura 7)
• Perfis de Sondagem Típicos (Figura 8)

Geralmente para cada ocorrência é apontada a designação de J-1, J-2 etc... Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais rochosos (Pedreiras) são também apresentados de maneira similar às ocorrências de solos e materiais granulares, sendo apontado para cada pedreira a designação de P1, P2 etc... (Ver exemplo anexo). A apresentação dos resultados é complementada mediante um esquema geral de todas as ocorrências e das fontes de abastecimento de água do trecho estudado, conforme mostrado no exemplo anexo.

Figura 6 - Análise Estatística dos Resultados

Figura 7 - Planta de Situação das Ocorrências

Figura 8 - Perfis de Sondagem Típico

Neste item será estudado o dimensionamento de pavimentos flexíveis. Será abordado o método de dimensionamento adotado pelo DNER (DNIT) denominado método do Engenheiro Murilo Lopes de Souza. Todo o procedimento de dimensionamento aqui apresentado foi retirado do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996), tendo sido modificado apenas a numeração dos itens para adaptação a estas notas de aula. Na parte inicial será apresentado o estudo sobre as cargas rodoviárias, obtido das seguintes referências: DNER (1996), SOUZA (1980) e NEVES (2002).

As cargas dos veículos são transmitidas ao pavimento através das rodas dos pneumáticos. Para efeito de dimensionamento de pavimentos o tráfego de veículos comerciais (caminhões, ônibus) é de fundamental importância. No projeto geométrico são considerados tanto o tráfego de veículos comerciais quanto o tráfego de veículos de passageiros (carro de passeio), constituindo assim o tráfego total.

As rodas dos pneumáticos (simples ou duplas) são acopladas aos eixos, que podem ser classificadas da seguinte forma:

Eixos Simples: Um conjunto de duas ou mais rodas, cujos centros estão em um plano transversal vertical ou podem ser incluídos entre dois planos transversais verticais, distantes de 100 cm, que se estendam por toda a largura do veículo. Pode-se ainda definir: EIXO SIMPLES DE RODAS SIMPLES: com duas rodas, uma em cada extremidade (2 pneus); e EIXOS SIMPLES DE RODAS DUPLAS: com quatro rodas, sendo duas em cada extremidade (4 pneus).

Eixos Tandem: Quando dois ou mais eixos consecutivos, cujos centros estão distantes de 100 cm a 240 cm e ligados a um dispositivo de suspensão que distribui a carga igualmente entre os eixos (balancin). O conjunto de eixos constitui um eixo tandem.

Pode-se ainda definir:

EIXO TANDEM DUPLO: com dois eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (8 pneus). Nos fabricantes nacionais o espaçamento médio de 1,36 m; EIXO TANDEM TRIPLO: com três eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (12 pneus).

No Brasil os veículos comerciais devem obedecer a certos limites e as cargas por eixo não podem ser superiores a determinados valores, segundo a legislação em vigor. Quem regulamenta estes limites para as cargas máximas legais é a chamada lei da balança. Segundo NEVES (2002) esta lei tem o número original 5-105 de 21/09/66 do CNT (Código Nacional de Trânsito), que depois foi alterada por:

• Decreto Nº 62.127 de 16/10/68;
• Com modificações introduzidas pelo Decreto Nº 98.933 de 07/02/90;
• Lei Nº 7.408 de 25/01/85, que fixava uma tolerância máxima de 5%

Código de Trânsito Brasileiro através da Lei No 9.043 de 23/09/97 e da Resolução No 12 de 6/12/98 do CONTRAN regulamentou as seguintes cargas máximas legais no Brasil:

O dimensionamento do pavimento é feito com base na carga máxima legal. Ainda pose-se encontrar as seguintes limitações:

• Peso bruto por eixo isolado: 10 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 4 pneus e 5 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 2 pneus. - Peso bruto por conjunto de 2 eixos tandem de 17 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m.
• Peso bruto por conjunto de 2 eixos não em tandem de 15 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m.
• Peso bruto total por veículo ou combinação de veículo de 40 ton. Nenhuma combinação poderá ter mais de 2 unidades. Se a distância entre dois planos paralelos contenham os centros das rodas de dois eixos adjacentes for inferior a 1,20m, a carga transmitida ao pavimento por esses dois eixos em conjunto não poderá ser superior a 10 ton. Se a distância for superior a 2,40m, cada eixo será considerado como se fosse isolado e poderá transmitir ao pavimento 10 ton de carga.

Para o DNER, os veículos podem ser classificados em veículos leves e veículos de carga ou comerciais. Segundo NEVES (2002) os veículos são assim denominados:

Veículos leves:

• CARRO DE PASSEIO, automóveis e utilitários leves (Kombi, Pick-up), todos com dois eixos e apenas rodas simples com dois pneumáticos por eixo (total de 4 pneus). Dividem-se em duas subclasses: Automóveis e Utilitários (furgões, Kombi e Pick-up).
• CAMINHÃO LEVE (2C-Leve): inclui caminhonetes e caminhões leves com dois eixos, sendo o dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas, 6 pneus, (tipo 608, F 4000, etc.), além de veículos de camping leves.

Veículos de carga ou comerciais:

ÔNIBUS, para transporte de passageiros, compreendendo:

• Ônibus Urbano e Ônibus de Viagem (similar ao Caminhão 2C), com dois eixos: o dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas (6 pneus);
• Tribus: ônibus com três eixos (similar ao Caminhão 3C), com eixo dianteiro de rodas simples e traseiro especial, compreendendo conjunto de um eixo de rodas duplas e outro de rodas simples (8 pneus).

• CAMINHÃO DE DOIS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (2C-Pesado): esta categoria inclui os caminhões basculantes, de carroceria, baú e tanque, veículos de camping e de recreação, veículos moradia, etc, tendo dois eixos com rodas simples no dianteiro e rodas duplas na traseira (6 pneus);
• CAMINHÃO DE TRÊS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (3C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham três eixos. Esta categoria inclui caminhões betoneira, caminhões basculantes pesados, caminhões de carroceria e baús longos, etc, tendo três eixos: dianteiro de rodas simples e traseiros (tandem duplo ou não) de rodas duplas (10 pneus);
• CAMINHÃO DE QUATRO EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (4C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham quatro eixos (geralmente basculantes de minérios): eixo dianteiro de rodas simples e traseiro (tandem) de rodas duplas (14 pneus). Raro.

Caminhões com semi-reboques (carretas):

• CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE COM TRÊS EIXOS (2S1): veículos com três eixos, formados por duas unidades, sendo que uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com eixo (10 pneus).
• CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM QUATRO EIXOS (2S2): veículos com quatro eixos, consistindo de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 14 pneus;
• CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (2S3): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 18 pneus;
• CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (3S2): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro duplo), e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 18 pneus;
• CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM SEIS EIXOS (3S3): veículos com seis eixos, constituídos de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro tandem duplo), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 22 pneus.

Caminhões com reboques (“Romeu e Julieta” ou “TREMINHÃO”):

• CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM CINCO EIXOS OU MENOS (2C2/2C3/3C2): veículos com cinco eixos ou menos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a unidade motora, com várias configurações;
• CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SEIS EIXOS (3C3): veículos de seis eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a motora, em várias configurações;
• CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SETE EIXOS OU MAIS (3C4): veículos com sete ou mais eixos, constituídos por duas unidades ou mais, uma das quais é a motora;

Caminhões especiais:

• BITREM (3S2S2): unidade tratora e 2 semi-reboques, com 4 conjuntos de eixos (7 eixos individuais);
• TRITREM (3S2S2S2): unidade tratora e 3 semi-reboques, com 5 conjuntos de eixos (9 eixos individuais);
• RODO-TREM (3S2C4): unidade tratora e 1 semi-reboque, e um reboque, com total de 5 conjuntos de eixos (9 eixos individuais).
• CAMINHÕES COM SEMI-REBOQUE DE VÁRIOS EIXOS - para grandes cargas;
• SEMI-REBOQUE 3 S 1 - Raro.

Outros: MOTOCICLETAS, TRICICLOS, BICICLETAS, CARROÇAS, ETC.

Quando os pneus são novos a área de contado é elíptica, tornando-se velhos a área toma o formato retangular. Pode ser expressa da seguinte forma:

No estudo do tráfego rodoviário são comuns as seguintes definições:

• Volume de tráfego: Número de veículos que passa em um ponto da rodovia, em determinado intervalo de tempo: hora, dia, mês, ano; 
• Volume médio diário (Vm ou VMD): Número de veículos que circulam em uma estrada durante um ano, dividido pelo número de dias do ano;
• Volume diário de tráfego; 
• Capacidade de tráfego de uma faixa: Número máximo de veículos de passageiros que podem passar por hora na faixa de tráfego.

Para o dimensionamento do pavimento os dois primeiro são mais importantes.

O projeto de um pavimento é feito para um período de tempo, denominado período “P”, expresso em anos. No início do período “P” admite-se um volume inicial de veículos denominado “Vo”. Durante o decorrer do período de utilização da rodovia o volume de veículos tenderá a aumentar, aparecendo daí as denominações de tráfego Atual, tráfego Desviado e tráfego Gerado. No final do período “P” o volume final de veículos é chamado de tráfego final, designado pelo termo “Vt”.

O crescimento do tráfego durante o período de utilização da rodovia poderá ser previsto através projeções matemáticas, que são baseadas no volume de veículo inicial, período de projeto, taxa de crescimento anual, dentre outros. As duas formas de crescimento do tráfego mais utilizadas são as seguintes:

Crescimento em progressão aritmética ou crescimento linear

• Tráfego Gerado: é o tráfego que surge pelo estímulo da pavimentação, restauração ou duplicação da Rodovia. Normalmente é gerado por empreendimentos novos (Indústrias, Minerações, etc) atraídos pelas boas condições de transporte.
• Tráfego Desviado: é o tráfego atraído de outras rodovias existentes, em função da pavimentação, restauração ou duplicação da Rodovia.

Crescimento em progressão geométrica ou crescimento exponencial:

Como em uma rodovia trafegam vários tipos de veículos com variadas cargas em cada eixo foi necessário introduzir o conceito de Eixo Padrão Rodoviário. Este eixo é um eixo simples de rodas duplas com as seguintes características:

• Carga por Eixo (P): 18 Kips = 18.000 lb = 8.165 Kgf = 8,2 tf = 80 KN
• Carga por roda (P/4): 4,5 Kips = 4.500 lb = 2.041 Kgf = 2,04 tf = 20 KN
• Pressão de Enchimento dos Pneus (p): 80 lb/Pol2 = 5,6 Kgf/cm2
• Pressão de Contato Pneu-Pavimento (q): 5,6 Kgf/cm2
• Raio da Área de Contato Pneu-Pavimento (r): 10,8 cm
• Afastamento entre Pneus por Roda (s): 32,4 cm

Para efeito de dimensionamento de pavimentos, existem dois parâmetros de grande interesse:

Número de eixos que solicitam o pavimento durante o período de projeto ® “n”

Número “N”:

Representa o número de repetições de carga equivalente a um eixo de 8,2 ton tomado como padrão (Eixo Padrão Rodoviário). Este é o parâmetro de maior importância na maioria dos métodos e processos de dimensionamento de pavimentos. É definido da seguinte maneira: N = n x FC Sendo FC (Fator de carga) o número que multiplicado pelo número de eixos dá o número equivalente de eixos padrão. É conseguido através de gráficos específicos e é função da valor da carga de eixo (simples, tandem duplo, tandem triplo). A Figura 12, dá os fatores de equivalência de operação entre eixos simples e "tandem", com diferentes cargas e o eixo simples padrão com carga de 8,2t (18.000 lbs). O valor a ser adotado em projeto é dado pela seguinte expressão:

1) Calcular o número “N” a ser utilizado no dimensionamento do pavimento de uma rodovia que terá um volume médio diário de 2500 veículos para um período de projeto de 10 anos. Uma amostragem representativa do tráfego para esta rodovia contou com 300 veículos comerciais, distribuídos da seguinte forma: 200 veículos com 2 eixos; 80 veículos com 3 eixos e 20 veículos com 4 eixos. As porcentagens com que incidem eixos simples e também por diferentes categorias de peso, são dados no quadro abaixo.

2) (SOUZA, 1980):

Uma estrada apresenta um volume de tráfego, nos dois sentidos, de 2Vo = 4000 veículos por dia com a seguinte distribuição:

• Carros de passeio 30%
• Caminhões leves 4%
• Caminhões médios 55%
• Caminhões pesados 6%
• Ônibus 0% Reboques e semi-reboques 5%

Considerando um período de projeto de 10 anos, Vm = 3000 veículos, e tomando como base os dados de pesagem apresentados no quadro abaixo, pede-se:

1. Calcular os fatores de veículos (FV) de acordo com os fatores de equiv. do DNER.
2. Determinar o número N, considerando o tráfego total.
3. Determinar o número N, considerando apenas o tráfego comercial.

Dados de uma estação de pesagem para veículos pesados:

Solução:

Obs.: Consideram-se desprezíveis as repetições de eixo devidas as cargas de carros de passeio e caminhões leves.

1) Cálculo do FV

2) Cálculo de N (Tráfego total):

N = 365 x P x Vm x FV

N = 365 x 10 x 3000 x 2,22

N = 2,4 x 107

3) Cálculo de N (Tráfego comercial):

Vm = 0,70 x 3000 = 2100 veículos

FV = 0,786x1,69 + 0,086x13,17 + 0,071x10,12 = 3,18

N = 365 x P x Vm x FV

N = 365 x 10 x 2100 x 3,18 N = 2,4 x 107

O método tem como base o trabalho "Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume", da autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército dos E.E.U.U. e conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHTO. Relativamente aos 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 de Suporte do subleito e dos materiais constituintes dos pavimentos é feita pelo CBR, adotando-se o método de ensaio preconizado pelo DNER, em corpos-de-prova indeformados ou moldados em laboratório para as condições de massa específica aparente e umidade especificada para o serviço. O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas de acordo com os valores fixados nas "Especificações Gerais", recomendando-se que, em nenhum caso, o grau de compactação deve ser inferior a 100%. Os materiais do subleito devem apresentar uma expansão, medida no ensaio C.B.R., menor ou igual a 2% e um C.B.R. 2%.

a) Materiais para reforço do subleito, os que apresentam:

• C.B.R. maior que o do subleito
• Expansão 1% (medida com sobrecarga de 10 lb)

b) Materiais para sub-base, os que apresentam:

• C.B.R. 20%
• I.G. = 0
• Expansão 1% (medida com sobrecarga de 10 1bs)

c) Materiais para base, os que apresentam:

• C.B.R. 80%
• Expansão 0,5% (medida com sobrecarga de 10 1bs)
• Limite de liquidez 25%
• Índice de plasticidade 6%

A fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles igual ou inferior a 50. Pode ser aceito um valor de desgaste maior, desde que haja experiência no uso do material. Em casos especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da durabilidade da fração graúda. Para o caso de materiais lateríticos, as "Especificações Gerais" fixarão valores para expansão, índices de consistência, granulometria e durabilidade da fração graúda.

O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como padrão, durante o período de projeto escolhido.

Para levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos materiais) o número equivalente de operações do eixo-padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.) que, na pista experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasião em que prevalecem baixos teores de umidade) a 5,0 (ocasiões em que os materiais estão praticamente saturados). É possível que, estes coeficientes sejam diferentes, em função da diferença de sensibilidade à variação do número N; é possível, ainda, pensar-se num fator climático que afetaria a espessura do pavimento (em vez do número N), e que seria, ao mesmo tempo, função desta espessura.

O coeficiente final a adotar é uma média ponderada dos diferentes coeficientes sazonais, levando-se em conta o espaço de tempo em que ocorrem. Parece mais apropriado a adoção de um coeficiente, quando se toma, para projeto, um valor C.B.R compreendido entre o que se obtém antes e o que se obtém depois da embebição, isto é, um valor correspondente à umidade de equilíbrio. Tem-se adotado um FR = 1,0 face aos resultados de pesquisas desenvolvidas no IPR/DNER.

São os seguintes os coeficientes de equivalência estrutural para os diferentes materiais constitutivos do pavimento:

• Revestimento: KR
• Base: KB
• Sub-base: KS
• Reforço: KRef

A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, quer se trate de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas, visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas observações efetuadas.

No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma coesão, pelo menos aparentes, seja devido à capilaridade ou a entrosamento de partículas.

O gráfico da Figura 13 dá a espessura total do pavimento, em função de N e de I.S. ou C.B.R.; a espessura fornecida por este gráfico é em termos de material com K = 1,00, isto é, em termos de base granular. Entrando-se em abcissas, com o valor de N, procede-se verticalmente até encontrar a reta representativa da capacidade de suporte (I.S. ou C.B.R.) em causa e, procedendo-se horizontalmente, então, encontra-se, em ordenadas, a espessura do pavimento. Supõe-se sempre, que há uma drenagem superficial adequada e que o lençol d'água subterrâneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de regularização.

No caso de ocorrência de materiais com C.B.R. ou I.S. inferior a 2, é sempre preferível a fazer a substituição, na espessura de, pelo menos, 1 m, por material com C.B.R. ou I.S. superior a 2. A espessura mínima a adotar para compactação de camadas granulares é de 10 cm, a espessura total mínima para estas camadas, quando utilizadas, é de 15 cm e a espessura máxima para compactação é de 20 cm. A Figura 14 apresenta simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento, Hm designa, de modo geral, a espessura total de pavimento necessário para proteger um material com C.B.R. ou I.S. = CBR ou IS = m, etc., hn designa, de modo geral, a espessura de camada do pavimento com C.B.R. ou I.S. = n, etc.

Mesmo que o C.B.R. ou I.S. da sub-base seja superior a 20, a espessura do pavimento necessário para protegê-la é determinada como se esse valor fosse 20 e, por esta razão, usam-se sempre os símbolos, H20 e h20 para designar as espessuras de pavimento sobre sub-base e a espessura de sub-base, respectivamente. Os símbolos B e R designam, respectivamente, as espessuras de base e de revestimento. Uma vez determinadas as espessuras Hm , Hn , H20, pelo gráfico da Figura 43, e R pela tabela apresentada, as espessuras de base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito (hn ), são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações:

Não se dispõe de dados seguros para o dimensionamento dos acostamentos, sendo que a sua espessura está, de antemão, condicionada à da pista de rolamento, podendo ser feitas reduções de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitação de cargas é, no entanto, diferente e pode haver uma solução estrutural diversa da pista de rolamento.

A adoção nos acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benéficos no comportamento desta última e simplifica os problemas de drenagem; geralmente, na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se, para acostamentos e pista de rolamento, a mesma solução, procedendo-se de modo idêntico para a parte correspondente à camada de base, quando o custo desta camada não é muito elevado. O revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento. Quando a camada de base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor custo para os acostamentos. Algumas sugestões têm sido apontadas para a solução dos problemas aqui focalizados, como:

a) adoção, nos acostamentos, na parte correspondente à camada de base, de materiais próprios para sub-base granular de excepcional qualidade, incluindo solos modificados por cimento, cal, etc.

b) consideração, para efeito de escolha de revestimento, de um tráfego nos acostamentos da ordem de, até 1% do tráfego na pista de rolamento.

Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a composição de tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem de, ao se completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se as pequenas irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento. A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira etapa, pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é, perfeitamente desprezível; na segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela condição de espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar.

Figura 13 - Espessura Total do Pavimento:

Figura 14 - Simbologia Utilizada

Dimensionar o pavimento de uma rodovia em que N=6x107 , sabendo-se que o sub-leito possui um isc=6%, dispondo-se de material de sub-base com isc=40% e para base de isc=80%.

1ª Solução:

a) Revestimento para N=6x10¶ Espessura = 12,5 cm de CBUQ ou CAUQ

(Tabela de espessura mínima de revestimento betuminoso que depende do número N)

b) Determinação de H40 e H6 (figura 13 – Espessura Total do Pavimento)

Os índices 40 e 6 indicam o Índice de Suporte Califórnia de cada camada. Porém, não se tem no gráfico isc>20%, logo, usa-se isc=20%, assim se terá H20 que equivalerá ao H40 do exemplo. Assim: H20 = 30 cm e H6 = 65 cm.

c) Como N>10¶, ao se utilizar a inequação, deve-se usar um fator de segurança de 1,2 multiplicando a espessura de proteção da sub-base.

Tem-se:

R x KR + B x KB H20 x 1,2 12,5 x 2,0 + B x 1,0 30 x 1,2

B 11 cm B = 15 cm (Espessura mínima exigida pelo DNIT)

R x KR + B x KB + h20 x KSB H6 12,5 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 65 h20 25 cm

Onde K é o coeficiente de equivalência estrutural ( 1,0 K 2,0)

2ª Solução: Adotar base B = 20 cm

R = 12,5 cm

12,5 x 2,0 + 20 x 1,0 + h20 x 1,0 65 h20 ³ 20 cm

3ª Solução: Se adotar R = 15 cm

15 x 2,0 + B x 1,0 30 x 2,0 B 6 cm B = 15 cm (mínimo exigido DNIT)

15 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 65 h20 ³ 20 cm

4ª Solução: Se houver possibilidade de material para Reforço do Sub-Leito com isc=12%

H12 = 42 cm 12,5 x 2,0 + B x 1,0 30 x 1,2 B 11 B = 15 cm

12,5 x 2,0 + B x 1,0 + h20 x 1,0 42 h20 2 cm h20 = 15 cm

12,5 x 2,0 + B x 1,0 + h20 x 1,0 + href x 1,0 65

href 10 cm href = 15 cm