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INTRODUÇÃO AO

DIMENSIONAMENTO DE

PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

Departamento de Engenharia Civil e Ambiental

Laboratório de Geotecnia e Pavimentação

(LAPAV)

Prof. Ricardo A. de Melo

Por que pavimentar?

Fonte: acervo do autor (2008); http://www.hojeemdia.com.br (2011)

1. IMPORTÂNCIA PARA

ECONOMIA MUNDIAL

O transporte terrestre é o meio de transporte mais antigo no mundo

Transporte rodoviário no Brasil: Responsável por 65% do volume de carga

transportada

90% do transporte de passageiros

O pavimento é usado na maioria dos meios de transportes

Fonte: ?

1. Importância para Economia

Mundial (cont.)

Recursos gastos em obras rodoviárias

Países industrializados: US$ 100 bi/ano

Países em desenvolvimento: US$ 10 bi/ano

Custo da infra-estrutura rodoviária

Rodovias vicinais: US$ 0,1 mi/km

Rodovias múltiplas faixas: US$ 1 a 7 mi/km

Rodovias pavimentadas no Brasil: patrimônio

superior a US$ 60 bilhões

Fonte: ?

Extensão de vias

pavimentadas

Ano

País Rodovia km (x1.000) referência Fonte:

EUA púb./pav. 4.050 2009 http://www.bts.gov/

Japão púb./priv. 1.200 2007 1

França * 1.027 2007 2

Índia * 750 * *

Canadá pav. 415 2009 2

Austrália pav. 312 2004 2

Brasil pav. 212 2010 DNIT

México pav. 130 2008 2

Argentina pav. 69 2004 2

1) http://www.roadsfundtz.org/web/pdf/session%204/Japan%20History%20of

%20Road%20Development%20Finance%20and%20%20%20%20%20%20Investment.pdf

2) https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2085.html

2. PAVIMENTO – DEFINIÇÃO

Estrutura construída acima do sub-leito

destinada a:

Suportar os esforços produzidos pelos veículos

Resistir à passagem de veículos (erosão e tração) sem desagregar

Resistir à ação das intempéries: água (lavagem),

chuva e sol

Proporcionar boas condições de rolamento com

conforto, segurança e economia

Fonte: ?

2

Pavimento (perspectiva)

Fonte: http://www.eurobitume.be/ (2009)

Revestimento superficial

“Binder”

Base betuminosa

Base

Sub-base

Subleito

2.1. Camadas do Pavimento

Sub-leito: é o terreno de fundação do

pavimento (solo natural ou aterro);

Sub-base: camada corretiva do

subleito, ou complementar à base,

usada quando não seja aconselhável

construir diretamente sobre o leito

obtido após a terraplenagem

Fonte: ?

2.1. Camadas do Pavimento

(cont.)

Base: camada destinada a resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego e sobre a qual se constrói o revestimento

Capa ou revestimento: é a camada que recebe o tráfego diretamente, devendo proporcionar o rolamento com segurança e conforto e resistir os esforços horizontais com durabilidade

Fonte: ?

2.2. Tipos de Pavimentos

Pavimento rígido

Pavimento flexível

Pavimento composto

Pavimento de asfalto

Pavimento de concreto

Fonte: Haas e Hudson (1994) ?

2.2. Tipos de Pavimentos

(cont.)

Melhor definição: quanto à função

estrutural

Pavimento rígido

Pavimento flexível

Fonte: Haas e Hudson (1994) ?

2.3. Tipos de Pavimentos –

Diferenças Básicas

Materiais

Métodos construtivos

Camadas (quantidade e espessuras)

Distribuição de carga no subleito

3

Camadas e Espessuras

Pavimento Flexível Pavimento Rígido

Revestimento

Sub-base

Subleito

Revestimento

Base

Sub-base

Subleito

Reforço do subleito

Distribuição de Tensões

Pavimento Rígido

H

Grande área de distribuição de carga

Pequena pressão na fundação do pavimento

Pequena área de distribuição de carga

Pavimento Flexível

H

Grande pressão na fundação do pavimento

2.3. Tipos de Pavimentos –

Diferenças Básicas

Materiais

Métodos construtivos

Camadas (quantidade e espessuras)

Distribuição de carga no subleito

Diferentes aplicações

Vantagens e desvantagens

3. DIMENSIONAMENTO DO

PAVIMENTO

Consiste na determinação de camadas (reforço de sub-leito, sub-base, base e revestimento) de forma que as mesmas sejam suficientes para resistir, transmitir e distribuir as pressões resultantes da passagem dos veículos do subleito, sem que o conjunto sofra ruptura, deformações apreciáveis ou desgaste superficial excessivo

3. Dimensionamento de

pavimento (cont.)

Número de solicitações

Cargas aplicadas Estáticas

Repetidas

Deformações Permanentes

Elásticas

Fadiga dos materiais

Deformação do Pavimento

Revestimento

Base

4

Limite de Peso por Eixo ou

Grupo de Eixos Limite de Peso

Limite de Peso Balança Móvel

4. HISTÓRICO

O. J. Porter: Dimensionamento do pavimento baseado no C.B.R. 60 anos de uso

Crítica: não há correlação do ensaio com o comportamento dos materiais sob a ação do tráfego

Francis Hveem (1942): avanço em relação ao método de Porter Consideração do tráfego (veículo padrão)

Hierarquização dos materiais em função de um material padrão

4. Histórico (cont.)

Métodos teóricos

Baseado na teoria da elasticidade

Desvantagem: determinação do módulo de

elasticidade dos solos

Teoria de Boussinesq

Modelo de carga pontual agindo sobre um espaço

semi-infinito, composto de material ideal (perfeitamente elástico e obedece à lei de Hooke)

AASHO Road Test !!!

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5. CRITÉRIO GERAL DE

DIMENSIONAMENTO

Área de contato pneu-pavimento pode

ser considerada circular

Distribuição de pressões é parabólica

Subleito recebe uma pressão inferior à

pressão de contato

Importância da especificação dos

materiais

Superfície circular de contato

Q/2

q

r

r

Distribuição de pressões

0

Z1

Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

0

5. Critério Geral de

Dimensionamento (Cont.)

A qualidade do material depende de

que camada o mesmo se encontra

As condições climáticas influenciam o

dimensionamento dos pavimentos

O pavimento deve ter boas condições

de drenagem

5. Critério Geral de

Dimensionamento (Cont.)

O grau de compactação tem grande influência no comportamento do pavimento

A velocidade de aplicação das cargas também pode ter influência no comportamento do pavimento

A manutenção do pavimento é importante para seu comportamento

Deflexão do Pavimento

Tempo de Exposição

Deflexõ

es

Pavimento bem dimensionado

Fase de Consolidação

Fase Elástica Fase de Fadiga

Deflexão admissível

Pavimento mal dimensionado ou com falhas construtivas

6

Medida da deflexão Comparação de Desempenho

Serv

en

tia

Tempo (tráfego)

sem fazer nada !

com manutenção com reabilitação

0

1

2

3

4

5

10 12 20

5. Critério Geral de

Dimensionamento (Cont.)

O nível de serviço que solicita o

pavimento influi também em seu

comportamento, pois está ligado à

constância de manobras com

mudanças de direção e variações em

amplos limites de velocidade