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ESTRADAS E PAVIMENTAÇÃO
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ESTRADAS E PAVIMENTAÇÃO
Tráfego Rodoviário
- Apesar da rodovia em si ser um ente com características próprias, ela tem uma finalidade bem delimitada que é servir como via para o tráfego atendendo critérios que permitam conforto e segurança aos usuários. Por esse motivo não é possível conceber a ideia de uma estrada sem pensar no tráfego que faz utilização dela. Dessa forma, o tráfego é um dos principais elementos rodoviários e é para quem a rodovia é direcionada para servir.
- Para a realização da contagem do volume de tráfego pode-se utilizar de métodos de contagem manuais ou automáticos. Os métodos manuais envolvem alguém ou algumas pessoas que realiza a contagem com o auxílio de algum equipamento, como tabelas, contadores manuais ou gravação de vídeo e contagem posterior. Os métodos automáticos são utilizados para uma contagem automatizada, seu custo de implantação é maior, mas se é desejado uma contagem durante um longo período de tempo é investimento que possui um custo-benefício mais longo. Citam-se aqui os contadores automáticos portáteis ou fixos, ou um software que analisa filmagens.
- Para realizar a determinação do tráfego o DNIT (2006a) aponta que devem ser estudados três aspectos: volume, velocidade e densidade. Para os nossos estudos, iremos trabalhar somente questões relativas ao volume de tráfego, uma vez que os outros dois aspectos interferem mais em um nível operacional da via e não projetual como é o objetivo dessa disciplina.
- Para a realização da contagem do volume de tráfego pode-se utilizar de métodos de contagem manuais ou automáticos. Os métodos manuais envolvem alguém ou algumas pessoas que realiza a contagem com o auxílio de algum equipamento, como tabelas, contadores manuais ou gravação de vídeo e contagem posterior. Os métodos automáticos são utilizados para uma contagem automatizada, seu custo de implantação é maior, mas se é desejado uma contagem durante um longo período de tempo é investimento que possui um custo-benefício mais longo. Citam-se aqui os contadores automáticos portáteis ou fixos, ou um software que analisa filmagens.
- Apesar da rodovia em si ser um ente com características próprias, ela tem uma finalidade bem delimitada que é servir como via para o tráfego atendendo critérios que permitam conforto e segurança aos usuários. Por esse motivo não é possível conceber a ideia de uma estrada sem pensar no tráfego que faz utilização dela. Dessa forma, o tráfego é um dos principais elementos rodoviários e é para quem a rodovia é direcionada para servir.
CLASSIFICAÇÃO RODOVIÁRIA
- Classificação segundo a Jurisdição:A classificação conforme a Jurisdição nos aponta qual instância possui a responsabilidade sobre aquela estrada, dessa modo devendo prever sua fiscalização, manutenção e quando necessário sua reconstrução.
- • Federal: quando a União possui responsabilidade sobre a via, isto acontece quando a via interliga dois ou mais estados, ou faz ligação com outro país. • Estadual: quando algum estado possui responsabilidade sobre a via, isto ocorre quando a estrada fica inteiramente dentro de um determinado estado e interliga duas ou mais cidade. • Municipal: quando algum município possui responsabilidade sobre a via, ela é municipal quando está totalmente dentro da área de um município. • Vicinal: quando a responsabilidade sobre a estrada é da sociedade civil, isso ocorre entre estradas que fazem a ligação entre propriedades e a sua área faz parte de algum imóvel.
- Classificação Geográfica: Como as vias são entes com características lineares, ou seja, possuem uma dimensão muito maior que as outras duas, a classificação geográfica classifica a colocação dessa linha sobre o território.
- Classificação conforme Função:A classificação conforme a função, visa o apontamento dos tipos de serviços que a via oferece. Esse tipo de serviço diz respeito ao nível de mobilidade e de acessibilidade da via (LEE, 2008). A acessibilidade viária é um conceito que diz respeito à liberdade de movimentação dos veículos na via. Vias com alto índice de mobilidade são caracterizadas com muitos acessos de outras vias ou propriedades privadas diretamente na via com intersecções em nível. Por sua vez vias com baixo índice de acessibilidade têm acessos controlados, em que por meio de vias marginais é feita a coleta de tráfego para em pontos específicos fazer ligação com a via principal, normalmente intercepções são em desnível.
- A classificação técnica é um instrumento essencial para o correto dimensionamento geométrico das vias. Quando falamos do Projeto Geométrico de rodovias, estamos falando dos elementos projetuais, como: curvas horizontais, curvas verticais, faixas de ultrapassagem, largura das faixas, dentre outros aspectos.
- Classificação conforme Função:A classificação conforme a função, visa o apontamento dos tipos de serviços que a via oferece. Esse tipo de serviço diz respeito ao nível de mobilidade e de acessibilidade da via (LEE, 2008). A acessibilidade viária é um conceito que diz respeito à liberdade de movimentação dos veículos na via. Vias com alto índice de mobilidade são caracterizadas com muitos acessos de outras vias ou propriedades privadas diretamente na via com intersecções em nível. Por sua vez vias com baixo índice de acessibilidade têm acessos controlados, em que por meio de vias marginais é feita a coleta de tráfego para em pontos específicos fazer ligação com a via principal, normalmente intercepções são em desnível.
- Classificação Geográfica: Como as vias são entes com características lineares, ou seja, possuem uma dimensão muito maior que as outras duas, a classificação geográfica classifica a colocação dessa linha sobre o território.
- • Federal: quando a União possui responsabilidade sobre a via, isto acontece quando a via interliga dois ou mais estados, ou faz ligação com outro país. • Estadual: quando algum estado possui responsabilidade sobre a via, isto ocorre quando a estrada fica inteiramente dentro de um determinado estado e interliga duas ou mais cidade. • Municipal: quando algum município possui responsabilidade sobre a via, ela é municipal quando está totalmente dentro da área de um município. • Vicinal: quando a responsabilidade sobre a estrada é da sociedade civil, isso ocorre entre estradas que fazem a ligação entre propriedades e a sua área faz parte de algum imóvel.
- Classificação segundo a Jurisdição:A classificação conforme a Jurisdição nos aponta qual instância possui a responsabilidade sobre aquela estrada, dessa modo devendo prever sua fiscalização, manutenção e quando necessário sua reconstrução.
ELEMENTOS DE PROJETO
- A adoção de características geométricas inadequadas poderá gerar diversas problemáticas tanto na execução quanto na operação da via. Dentre os problemas que podem surgir cita-se: • Acidentes viários. • Problemas de fluidez do tráfego. • Obsolescência precoce da via. • Altos custos de adequação após execução. • Altos custos aos usuários com uso de lubrificantes, combustíveis, etc. Desse modo, é necessário primeiramente realizar a determinação da Velocidade máxima da via e quais são as distâncias de visibilidade que precisam ser adotadas.
- A velocidade que os carros assumem em uma via basicamente depende de três elementos: o motorista, o veículo e a estrada. Segundo Pimenta (2017), o motorista influencia na velocidade em relação a sua capacidade, habilidade e estado psicológico. O veículo influência basicamente em relação ao seu tipo, potência, conservação e qualidade de combustível. E por fim a estrada em relação à geometria, à conservação, ao volume de tráfego e ao clima.
- Velocidade Instantânea: é a velocidade do veículo medida em um instante determinado, em que basicamente o trecho referente à distância percorrida tende a zero. Velocidade Pontual: é a velocidade instantânea de um veículo quando passa por uma determinada seção de controle da via, os radares policiais realizam esse tipo de medição. Velocidade Média no Tempo: é determinada pela média aritmética de todos os veículos passantes por uma determinada seção de controle, ou seja, é a média aritmética da velocidade pontual de todos os veículos que passam por aquele local. Velocidade Média de Viagem: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, incluso tempo de parada. Velocidade Média de Percurso: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, descontando-se os tempos de parada.
- Distância de Visibilidade é a extensão da estrada que pode ser vista a frente pelo motorista ela é um importante elemento de segurança, já que é a partir dela que regularizamos alguns tipos de movimentações em pista, além de avaliarmos alguns elementos de projeto conforme o trecho visível à frente.
- A Distância de Visibilidade de Ultrapassagem é analisada somente quando se deseja permitir que a ultrapassagem ocorra na faixa de sentido de tráfego contrário, normalmente em trechos de pista simples. É determinada pelo somatório de outras quatro distâncias.
- Distância de Visibilidade é a extensão da estrada que pode ser vista a frente pelo motorista ela é um importante elemento de segurança, já que é a partir dela que regularizamos alguns tipos de movimentações em pista, além de avaliarmos alguns elementos de projeto conforme o trecho visível à frente.
- Velocidade Instantânea: é a velocidade do veículo medida em um instante determinado, em que basicamente o trecho referente à distância percorrida tende a zero. Velocidade Pontual: é a velocidade instantânea de um veículo quando passa por uma determinada seção de controle da via, os radares policiais realizam esse tipo de medição. Velocidade Média no Tempo: é determinada pela média aritmética de todos os veículos passantes por uma determinada seção de controle, ou seja, é a média aritmética da velocidade pontual de todos os veículos que passam por aquele local. Velocidade Média de Viagem: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, incluso tempo de parada. Velocidade Média de Percurso: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, descontando-se os tempos de parada.
- A velocidade que os carros assumem em uma via basicamente depende de três elementos: o motorista, o veículo e a estrada. Segundo Pimenta (2017), o motorista influencia na velocidade em relação a sua capacidade, habilidade e estado psicológico. O veículo influência basicamente em relação ao seu tipo, potência, conservação e qualidade de combustível. E por fim a estrada em relação à geometria, à conservação, ao volume de tráfego e ao clima.
- A adoção de características geométricas inadequadas poderá gerar diversas problemáticas tanto na execução quanto na operação da via. Dentre os problemas que podem surgir cita-se: • Acidentes viários. • Problemas de fluidez do tráfego. • Obsolescência precoce da via. • Altos custos de adequação após execução. • Altos custos aos usuários com uso de lubrificantes, combustíveis, etc. Desse modo, é necessário primeiramente realizar a determinação da Velocidade máxima da via e quais são as distâncias de visibilidade que precisam ser adotadas.
CONDICIONANTES E DETERMINAÇÃO DO TRAÇADO
- O Traçado rodoviário é feito projetando a via sobre o terreno para isso é necessário que se conheça o terreno e os elementos dele que limitam ou dão maiores possibilidades da escolha do traçado. Quando pensamos em uma estrada precisamos pensar que ela necessariamente liga dois extremos e existem diversas possibilidades de traçados para a ligação desses dois pontos. Por isso é necessário que seja conhecido o espaço que está entre os pontos para que o melhor traçado seja adotado.
- A topografia é uma das principais condicionantes, isso porque ela influencia de maneira direta nos custos da obra, nas velocidades a serem consideradas em projeto (conforme vimos na aula passada quando conversamos sobre Classificação técnica) e na fluidez do tráfego. A topografia basicamente pode ser classificada em relevo plano, relevo ondulado e relevo montanhoso. Essa classificação é feita de maneira subjetiva pela observação do relevo pelo responsável pelo projeto.
- Pela análise da geotecnia e geologia é avaliado o solo em que se faz sondagens para que sejam conhecidos valores de profundidade de solo, diferentes tipos de solo nas camadas, capacidade de suporte do solo, entre outras análises de caracterização. Segundo Pimenta (2017), essa análise deve prever a locação de solos moles que precisam ser evitados por não possuir suporte de carga, caracterização da dificuldade de escavação dos materiais e análise de estabilidade de taludes.
- A Hidrologia e Hidrografia dizem respeito da presença de água superficial ou subterrânea para cada uma dessas é necessária a adoção de diferentes soluções quando pensamos nas obras rodoviárias.
- Nos últimos anos, a atividade de pesquisa arqueológica aumentou com os licenciamentos ambientais de projetos que causam alterações no solo e subsolo, em vários estrados brasileiros. Muitas obras - especialmente as de grande porte como a construção de rodovias, represas, ferrovias e outras obras de infraestrutura - podem produzir grande impacto no patrimônio arqueológico. Neste contexto, as pesquisas são necessárias para que seja verificada a existência de bens e/ou sítios arqueológicos nos locais onde as obras são realizadas. O Iphan é o órgão encarregado da tutela e gestão do Patrimônio Cultural Brasileiro. As ações do Iphan, para proteção do patrimônio arqueológico, são desenvolvidas por meio do Centro Nacional de Arqueologia (CNA) que atua na fiscalização de sítios arqueológicos cadastrados, com a concessão de autorização para pesquisas, a emissão de pareceres, a realização de vistorias e a determinação de embargos e, em casos excepcionais, no salvamento de sítios ameaçados. O CNA e
- A Hidrologia e Hidrografia dizem respeito da presença de água superficial ou subterrânea para cada uma dessas é necessária a adoção de diferentes soluções quando pensamos nas obras rodoviárias.
- Pela análise da geotecnia e geologia é avaliado o solo em que se faz sondagens para que sejam conhecidos valores de profundidade de solo, diferentes tipos de solo nas camadas, capacidade de suporte do solo, entre outras análises de caracterização. Segundo Pimenta (2017), essa análise deve prever a locação de solos moles que precisam ser evitados por não possuir suporte de carga, caracterização da dificuldade de escavação dos materiais e análise de estabilidade de taludes.
- A topografia é uma das principais condicionantes, isso porque ela influencia de maneira direta nos custos da obra, nas velocidades a serem consideradas em projeto (conforme vimos na aula passada quando conversamos sobre Classificação técnica) e na fluidez do tráfego. A topografia basicamente pode ser classificada em relevo plano, relevo ondulado e relevo montanhoso. Essa classificação é feita de maneira subjetiva pela observação do relevo pelo responsável pelo projeto.
- O Traçado rodoviário é feito projetando a via sobre o terreno para isso é necessário que se conheça o terreno e os elementos dele que limitam ou dão maiores possibilidades da escolha do traçado. Quando pensamos em uma estrada precisamos pensar que ela necessariamente liga dois extremos e existem diversas possibilidades de traçados para a ligação desses dois pontos. Por isso é necessário que seja conhecido o espaço que está entre os pontos para que o melhor traçado seja adotado.
PROJETO EM PLANTA: CURVAS HORIZONTAIS SIMPLES
- Existem dois meios básicos de realizar o traçado de uma rodovia. O primeiro deles é com base no estudo da topografia do local realizar a locação de retas (tangentes) pelo terreno e então nos pontos de intersecção inserir as seções curvas (curvas horizontais).
- As curvas horizontais podem ser classificadas em Curvas Horizontais Simples ou Curvas Horizontais com Transição. Para ambas deve-se realizar a adoção de um raio de curva que melhor se adapte ao traçado do terreno. As Curvas Horizontais Simples são os próprios trechos circulares, formados por aros de circunferência que se ligam diretamente às tangentes. Por sua vez as Curvas Horizontais com Transição são os mesmos arcos de circunferência que são ligados às tangentes com o auxilio de trechos chamados de Transição.
- As Curvas Horizontais Simples são sempre diretamente interligadas com as tangentes, conforme demonstrado na figura abaixo. A projeção das tangentes faz com eles se encontrem em um ponto que denominamos de Vértice da Poligonais ou também Ponto de Interseção das Tangentes.
- Além das Curvas Horizontais Simples é possível adotar as Curvas Horizontais com Transição, a diferença entre elas é o uso de uma seção de transição entre os trechos tangentes e a seção circular, como é possível observar na figura seguinte.
- As Curvas Horizontais Simples são sempre diretamente interligadas com as tangentes, conforme demonstrado na figura abaixo. A projeção das tangentes faz com eles se encontrem em um ponto que denominamos de Vértice da Poligonais ou também Ponto de Interseção das Tangentes.
- As curvas horizontais podem ser classificadas em Curvas Horizontais Simples ou Curvas Horizontais com Transição. Para ambas deve-se realizar a adoção de um raio de curva que melhor se adapte ao traçado do terreno. As Curvas Horizontais Simples são os próprios trechos circulares, formados por aros de circunferência que se ligam diretamente às tangentes. Por sua vez as Curvas Horizontais com Transição são os mesmos arcos de circunferência que são ligados às tangentes com o auxilio de trechos chamados de Transição.
- Existem dois meios básicos de realizar o traçado de uma rodovia. O primeiro deles é com base no estudo da topografia do local realizar a locação de retas (tangentes) pelo terreno e então nos pontos de intersecção inserir as seções curvas (curvas horizontais).
PROJETO EM PLANTA: CURVA HORIZONTAL COM TRANSIÇÃO
- Quando falamos de Transições em curvas horizontais, necessitamos pensar em uma seção de via que aplique uma variação entre um raio infinito até o valor do raio da curva. Dessa forma, qualquer transição que faça isso em uma extensão conveniente poderia ser utilizada. Porém, alguns tipos de transição acabam sendo melhores do ponto de vista técnico.
- A sequência de passagem que um motorista trafegando por uma estrada irá fazer, em um trecho em que se tenha uma Curva Horizontal com Transição, será a seguinte. Ele estará em um trecho em tangente, seguido então por uma transição de comprimento Ls, que tem seu raio variando de infinito até o valor Rc. Na sequência entrará no trecho curvo com rio Rc constante de comprimento igual ao desenvolvimento da curva. Então entrará em um novo trecho de transição que também tem um comprimento Ls, mas o raio agora variará de Rc até infinito, então entrará num novo trecho de tangente.
- Para realizar a determinação desses elementos, o primeiro que necessitamos definir é o comprimento da transição (Ls).
- O comprimento de Transição mínimo deve ser o maior valor encontrado dentre os três critérios seguintes. O critério estético diz respeito à inclinação transversal da via, devido à superelevação. Iremos estudar a superelevação (e) na próxima aula, ela basicamente é uma declividade transversal, proporcionando a elevação da extremidade externa da rodovia em um trecho curvo, que faz com que a força peso do veículo auxilie na resistência à força centrífuga que tenta expulsar da curva. A superelevação é expressa em porcentagem
- O comprimento de Transição máximo é encontrado quando as transições são tão grandes que elas se encontram, ou seja, não se têm uma seção de curva circular. Dessa forma, a determinação do Comprimento de Transição Máximo.
- O comprimento de Transição mínimo deve ser o maior valor encontrado dentre os três critérios seguintes. O critério estético diz respeito à inclinação transversal da via, devido à superelevação. Iremos estudar a superelevação (e) na próxima aula, ela basicamente é uma declividade transversal, proporcionando a elevação da extremidade externa da rodovia em um trecho curvo, que faz com que a força peso do veículo auxilie na resistência à força centrífuga que tenta expulsar da curva. A superelevação é expressa em porcentagem
- Para realizar a determinação desses elementos, o primeiro que necessitamos definir é o comprimento da transição (Ls).
- A sequência de passagem que um motorista trafegando por uma estrada irá fazer, em um trecho em que se tenha uma Curva Horizontal com Transição, será a seguinte. Ele estará em um trecho em tangente, seguido então por uma transição de comprimento Ls, que tem seu raio variando de infinito até o valor Rc. Na sequência entrará no trecho curvo com rio Rc constante de comprimento igual ao desenvolvimento da curva. Então entrará em um novo trecho de transição que também tem um comprimento Ls, mas o raio agora variará de Rc até infinito, então entrará num novo trecho de tangente.
- Quando falamos de Transições em curvas horizontais, necessitamos pensar em uma seção de via que aplique uma variação entre um raio infinito até o valor do raio da curva. Dessa forma, qualquer transição que faça isso em uma extensão conveniente poderia ser utilizada. Porém, alguns tipos de transição acabam sendo melhores do ponto de vista técnico.
SEÇÃO TRANVERSAL
- Essa seção é um elemento de projeto no qual é cortada a via transversalmente e assim se torna possível a observação da largura das faixas, dos acostamentos, da inclinação transversal do pavimento, além dos taludes de corte e aterro, caso existam.
- A inclinação transversal da via tem duas funções, a primeira é em relação à Drenagem para que não seja acumulada água no pavimento e escoe lateralmente. Ela diz respeito à inclinação mínima (ou abaulamento mínimo) que devemos adotar e os valores variam conforme o tipo de revestimento adotado: • Revestimento Betuminoso com granulometria aberta: 2,50 a 3,00% • Revest. Betuminoso de alta qualidade: 2,00% • Pavimento de concreto de cimento:1,50%.
- Superelevação e Superlargura:Quando abordamos os conceitos do projeto em Planta foi possível ver a diferença da “sensação de liberdade” que o usuário tem quando realiza o percurso em trechos de Tangentes e em Trechos curvos. Dessa forma, pode ser que ao trafegar pelos trechos curvos podem afetar a disposição do usuário em manter a mesma velocidade nesses trechos.
- Superelevação:Quando um veículo trafega por um trecho curvo ele é submetido, além das forças atuantes em um trecho retilíneo, a uma força que tende a expulsá-lo da curva. Essa força é denominada como Força Centrífuga e ela tira a estabilidade do carro e a confiança do motorista.
- Superlargura:Quando um veículo adentra em um trecho curvo, a ocupação da faixa pelo seu veículo é maior, isso é acentuado na utilização de veículos pesados. Dessa forma é comum realizar a adoção de acréscimos na largura das faixas nas curvas, essas são as chamadas Superlarguras.
- Superelevação:Quando um veículo trafega por um trecho curvo ele é submetido, além das forças atuantes em um trecho retilíneo, a uma força que tende a expulsá-lo da curva. Essa força é denominada como Força Centrífuga e ela tira a estabilidade do carro e a confiança do motorista.
- Superelevação e Superlargura:Quando abordamos os conceitos do projeto em Planta foi possível ver a diferença da “sensação de liberdade” que o usuário tem quando realiza o percurso em trechos de Tangentes e em Trechos curvos. Dessa forma, pode ser que ao trafegar pelos trechos curvos podem afetar a disposição do usuário em manter a mesma velocidade nesses trechos.
- A inclinação transversal da via tem duas funções, a primeira é em relação à Drenagem para que não seja acumulada água no pavimento e escoe lateralmente. Ela diz respeito à inclinação mínima (ou abaulamento mínimo) que devemos adotar e os valores variam conforme o tipo de revestimento adotado: • Revestimento Betuminoso com granulometria aberta: 2,50 a 3,00% • Revest. Betuminoso de alta qualidade: 2,00% • Pavimento de concreto de cimento:1,50%.
- Essa seção é um elemento de projeto no qual é cortada a via transversalmente e assim se torna possível a observação da largura das faixas, dos acostamentos, da inclinação transversal do pavimento, além dos taludes de corte e aterro, caso existam.
PERFIL LONGITUDINAL
- As rampas precisam ser estudadas e analisadas, uma vez que veículos com diferentes pesos e potências têm comportamentos bem distintos na superação desses elementos. Dessa forma, é necessário realizar algumas determinações, em especial quanto à inclinação máxima que as rampas podem ter.
- O primeiro ponto que necessitamos determinar é o comprimento da Curva Vertical (Lv), a adoção do valor fica a critério do projetista, mas deve-se atender alguns critérios relativos aos comprimentos de Curva Vertical Mínimos
- Para que seja possível realizar a locação da curva em campo, delimitando as alturas, deve-se utilizar a seguinte equação da parábola de segundo grau.
- Em que: • y: é a diferença de cota entre o ponto analisado e o PCV, em metros; • x: é a distância horizontal entre o ponto analisado e o PCV, em metros; • d1 e d2 : são as inclinações da rampa 1 e rampa 2 respectivamente, em decimais; • Lv: é o comprimento da curva vertical adotado, em metros.
- Para que seja possível realizar a locação da curva em campo, delimitando as alturas, deve-se utilizar a seguinte equação da parábola de segundo grau.
- O primeiro ponto que necessitamos determinar é o comprimento da Curva Vertical (Lv), a adoção do valor fica a critério do projetista, mas deve-se atender alguns critérios relativos aos comprimentos de Curva Vertical Mínimos
- As rampas precisam ser estudadas e analisadas, uma vez que veículos com diferentes pesos e potências têm comportamentos bem distintos na superação desses elementos. Dessa forma, é necessário realizar algumas determinações, em especial quanto à inclinação máxima que as rampas podem ter.
INTRODUÇÃO A PAVIMENTAÇÃO
- Os pavimentos necessitam suportar os carregamentos do tráfego e realizar a sua dispersão sobre o subleito. Ao resistir, sem gerar deformações permanentes e mantendo suas características projetuais, os usuários terão segurança satisfatória e o próprio veículo terá um custo operacional mais satisfatório em que serão diminuídos os consumos de combustíveis, lubrificantes e manutenções.
- Os pavimentos rígidos têm como característica a camada de revestimento (a camada superior) executada com cimento Portland, o mesmo cimento que utilizamos para fabricar o concreto de edificações.
- Isso faz com que o revestimento atue como uma placa de concreto apoiada diretamente sobre o subleito ou, quando for o caso, sobre a sub-base. Nos pavimentos rígidos o revestimento atua como base também, por isso não se tem uma camada de base.
- As camadas dos pavimentos flexíveis têm as seguintes funções: • Revestimento: tem a função de resistir ao tráfego, impermeabilizar o pavimento, gerar conforto e segurança aos usuários e transmitir as ações do tráfego às camadas inferiores. • Base: tem a função de receber as ações de tráfego transmitidas pelo revestimento e transmiti-la de maneira suavizada ao subleito. • Sub-base: tem função complementar à base, e por questões ou de ordem econômica, ou de espessura da camada, faz a escolha por uma nova camada. • Reforço do Subleito: quando a espessura total do pavimento é muito elevada, faz-se a criação de mais uma camada, que pode utilizar materiais menos nobres. • Regularização do Subleito: não se enquadra como uma camada, mas é a preparação do solo do local para que acomode as demais camadas. Ele é compactado em sua compactação máxima (máxima massa específica aparente seca), e deve ser nivelado antes de se iniciar a execução das camadas.
- Isso faz com que o revestimento atue como uma placa de concreto apoiada diretamente sobre o subleito ou, quando for o caso, sobre a sub-base. Nos pavimentos rígidos o revestimento atua como base também, por isso não se tem uma camada de base.
- Os pavimentos rígidos têm como característica a camada de revestimento (a camada superior) executada com cimento Portland, o mesmo cimento que utilizamos para fabricar o concreto de edificações.
- Os pavimentos necessitam suportar os carregamentos do tráfego e realizar a sua dispersão sobre o subleito. Ao resistir, sem gerar deformações permanentes e mantendo suas características projetuais, os usuários terão segurança satisfatória e o próprio veículo terá um custo operacional mais satisfatório em que serão diminuídos os consumos de combustíveis, lubrificantes e manutenções.
MATERIAL ASFÁLTICO
- O Asfalto possui as principais características que são importantes para a pavimentação: • Adesividade termoviscoplástica, assim gerando forte união entre agregados. • Impermeável à água, o que preserva as camadas granulares. • Baixa reatividade química, apesar do contato com o ar gerar um envelhecimento. • Resistente à ação de grande pare dos ácidos, álcalis e sais.
- O asfalto pode ser obtido de maneira natural nos chamados “lagos de asfalto” que são gerados pela deposição natural de petróleo que com o tempo e perda de frações, apresentam características de asfalto. Mas a sua obtenção principal é pela derivação do petróleo.
- O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) é obtido visando as características esperadas para a constituição de pavimentos. O CAP é um material essencialmente viscoso e a viscosidade varia com a temperatura, temperaturas maiores faz com que se tenha viscosidades menores.
- Como o próprio nome já diz, os Asfaltos Diluídos são constituídos de Cimento Asfáltico diluídos em solventes que também são derivados do Petróleo. Os solventes utilizados são: gasolina, querosene e óleo diesel.
- As emulsões asfálticas consistem em pequenas partículas de CAP, que estão dispersas em água com o auxílio de um agente emulsificante. O emulsificante tem a função de não permitir que as partículas do CAP se juntem, para isso o sistema é submetido a uma agitação intensa. Normalmente é utilizado CAP com menor viscosidade ou asfaltos diluídos para a fabricação das emulsões.
- Como o próprio nome já diz, os Asfaltos Diluídos são constituídos de Cimento Asfáltico diluídos em solventes que também são derivados do Petróleo. Os solventes utilizados são: gasolina, querosene e óleo diesel.
- O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) é obtido visando as características esperadas para a constituição de pavimentos. O CAP é um material essencialmente viscoso e a viscosidade varia com a temperatura, temperaturas maiores faz com que se tenha viscosidades menores.
- O asfalto pode ser obtido de maneira natural nos chamados “lagos de asfalto” que são gerados pela deposição natural de petróleo que com o tempo e perda de frações, apresentam características de asfalto. Mas a sua obtenção principal é pela derivação do petróleo.
- O Asfalto possui as principais características que são importantes para a pavimentação: • Adesividade termoviscoplástica, assim gerando forte união entre agregados. • Impermeável à água, o que preserva as camadas granulares. • Baixa reatividade química, apesar do contato com o ar gerar um envelhecimento. • Resistente à ação de grande pare dos ácidos, álcalis e sais.
CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ASFÁLTICOS
- O cimento asfáltico tem uma ampla faixa de propriedades físicas, químicas e reológicas. Essas propriedades influenciam diretamente na sua aplicabilidade e resultados esperados. Dessa forma, é necessário realizar a caracterização do material por meio de ensaios para que seja possível realizar a aplicação do material correto, com as especificações corretas, no local correto.
- A principal Classificação do CAP era feita pela viscosidade, mas desde 2005 utiliza-se para a classificação a Penetração. A norma vigente para esse ensaio encontra-se na “NBR 6576 – materiais betuminosos – determinação da penetração”, essa norma é um espelho da norma Americana “ASTM D 5 – penetration of bituminoius materials”.
- Ponto de Amolecimento: Esse ensaio visa a medição da temperatura na qual o CAP assume características fluidas. A norma que rege esse ensaio é a “NBR 6560 – materiais betuminosos – determinação do ponto de amolecimento – método do anel e bola”, que é espelhada pela norma Americana “ASTM D 36 – softening point of bitumn (ring and ball apparatus)”.
- A Viscosidade: é uma medida da consistência do cimento asfáltico, por resistência ao escoamento” (BERNUCCI et al, 2008). A Viscosidade do CAP pode ser medida por diversas técnicas, aqui apresentaremos a medida pelo ensaio de Saybolt-Furol, por isso leva o nome de Viscosidade Saybolt-Furol e a Viscosidade pelo ensaio Brookfield denominada de Viscosidade Brookfield.
- O ensaio do Ponto de fulgor visa a determinação da temperatura em que exista a liberação de vapores que podem, na presença do ar e de chama, provoca uma centelha.
- Dutibilidade: O ensaio de dutibilidade mede a capacidade do asfalto se deformar na temperatura de 25ºC. A amostra é colocada em um aparelho que estica a amostra até o seu rompimento.
- O ensaio do Ponto de fulgor visa a determinação da temperatura em que exista a liberação de vapores que podem, na presença do ar e de chama, provoca uma centelha.
- A Viscosidade: é uma medida da consistência do cimento asfáltico, por resistência ao escoamento” (BERNUCCI et al, 2008). A Viscosidade do CAP pode ser medida por diversas técnicas, aqui apresentaremos a medida pelo ensaio de Saybolt-Furol, por isso leva o nome de Viscosidade Saybolt-Furol e a Viscosidade pelo ensaio Brookfield denominada de Viscosidade Brookfield.
- Ponto de Amolecimento: Esse ensaio visa a medição da temperatura na qual o CAP assume características fluidas. A norma que rege esse ensaio é a “NBR 6560 – materiais betuminosos – determinação do ponto de amolecimento – método do anel e bola”, que é espelhada pela norma Americana “ASTM D 36 – softening point of bitumn (ring and ball apparatus)”.
- A principal Classificação do CAP era feita pela viscosidade, mas desde 2005 utiliza-se para a classificação a Penetração. A norma vigente para esse ensaio encontra-se na “NBR 6576 – materiais betuminosos – determinação da penetração”, essa norma é um espelho da norma Americana “ASTM D 5 – penetration of bituminoius materials”.
- O cimento asfáltico tem uma ampla faixa de propriedades físicas, químicas e reológicas. Essas propriedades influenciam diretamente na sua aplicabilidade e resultados esperados. Dessa forma, é necessário realizar a caracterização do material por meio de ensaios para que seja possível realizar a aplicação do material correto, com as especificações corretas, no local correto.
REVESTIMENTOS FLEXÍVEIS
- Os revestimentos podem ser flexíveis ou rígidos e a sua utilização caracteriza o próprio pavimento em pavimento flexível ou pavimento rígido.
- Os revestimentos por penetração se caracterizam na mistura do material asfáltico com o agregado in locu, ou seja, a mistura é feita no próprio local de execução do revestimento. Cita-se nessa classe os tratamentos superficiais e os macadames betuminosos.
- Os tratamentos superficiais consistem na dispersão de uma camada de agregados na superfície onde deve ser executado o pavimento e posterior aplicação de emulsões seguida por compactação. A emulsão atua como um ligante entre os agregados.
- O Macadame betuminoso tem característica parecida que o tratamento superficial, tanto que alguns autores classificam o macadame betuminoso como um subgrupo dos tratamentos superficiais. Ele é executado, geralmente, por duas camadas de material granular alternadas com duas camadas de material asfáltico. Porém, o que diferencia do anterior, é que existe uma compactação do material granular antes da aplicação do material asfáltico. Pode-se repetir o processo quantas vezes for necessário para atingir a espessura desejada.
- Os revestimentos por mistura se caracterizam na mistura do material asfáltico com o agregado antes de realizar a aplicação. Dessa forma, é possível ter um melhor controle quantitativo das taxas de material asfáltico e dos agregados, chegando a um material mais homogêneo para aplicação.
- O Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ) ou como em algumas regiões também é chamado, Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), é considerado o revestimento flexível com melhores resultados. A mistura do CAUQ é realizada em usina essa usina não pode estar muito distante do ponto de aplicação, pois o material é misturado aquecido e existe uma faixa de temperatura de aplicação, ou seja, ele não pode esfriar. Caso ocorra o esfriamento o material assume características sólidas, o que impede a aplicação.
- Os pré-misturados também são feitos em usinas e podem ser classificados em dois tipos: Pré-Misturados a Quente (PMQ) e os Pré-Misturados a Frio (PMF). Diferentemente do CAUQ esses materiais normalmente são misturas de dois tipos de agregados somente, e não se faz a adição de filler. Enquanto o CAUQ apresenta cerca de 4% de vazios em média na sua constituição, os pré-misturados apresentam cerca de 12%.
- O Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ) ou como em algumas regiões também é chamado, Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), é considerado o revestimento flexível com melhores resultados. A mistura do CAUQ é realizada em usina essa usina não pode estar muito distante do ponto de aplicação, pois o material é misturado aquecido e existe uma faixa de temperatura de aplicação, ou seja, ele não pode esfriar. Caso ocorra o esfriamento o material assume características sólidas, o que impede a aplicação.
- Os revestimentos por mistura se caracterizam na mistura do material asfáltico com o agregado antes de realizar a aplicação. Dessa forma, é possível ter um melhor controle quantitativo das taxas de material asfáltico e dos agregados, chegando a um material mais homogêneo para aplicação.
- O Macadame betuminoso tem característica parecida que o tratamento superficial, tanto que alguns autores classificam o macadame betuminoso como um subgrupo dos tratamentos superficiais. Ele é executado, geralmente, por duas camadas de material granular alternadas com duas camadas de material asfáltico. Porém, o que diferencia do anterior, é que existe uma compactação do material granular antes da aplicação do material asfáltico. Pode-se repetir o processo quantas vezes for necessário para atingir a espessura desejada.
- Os tratamentos superficiais consistem na dispersão de uma camada de agregados na superfície onde deve ser executado o pavimento e posterior aplicação de emulsões seguida por compactação. A emulsão atua como um ligante entre os agregados.
- Os revestimentos por penetração se caracterizam na mistura do material asfáltico com o agregado in locu, ou seja, a mistura é feita no próprio local de execução do revestimento. Cita-se nessa classe os tratamentos superficiais e os macadames betuminosos.
- Os revestimentos podem ser flexíveis ou rígidos e a sua utilização caracteriza o próprio pavimento em pavimento flexível ou pavimento rígido.
BASE E SUB-BASE
- Caso no dimensionamento dos pavimentos flexíveis a camada de base necessária seja muito espessa é realizada a divisão dela em duas camadas. A camada superior mantém o nome de base e a inferior é denominada sub-base. Nos pavimentos rígidos a análise acontece de maneira similar aos pavimentos flexíveis, caso o revestimento rígido não seja suficiente para suportar os esforços do tráfego, deve-se criar uma camada granular de sub-base. A lógica para determinação dos materiais utilizados é que a partir do revestimento, conforme avançamos nas camadas inferiores, os materiais utilizados tenham um desempenho menor. Isso acontece, pois as cargas que eles precisam suportar também são menores e, consequentemente, o custo delas é mais barato. Então precisamos de um equilíbrio técnicofinanceiro.
- A estabilização mecânica é o mais simples e também é considerado o mais importante processo de estabilização. Ele acontece pela compactação do material granular, conferindo resistência e coesão. Esse tipo de estabilização é o que é feito nas camadas de aterro, em que é utilizada uma energia de compactação adequada e a umidificação necessária. Basicamente acontece o aumento da massa específica aparente do material utilizado. Pela vibração e pressão empregadas às partículas tendem a se aproximar diminuindo os espaços vazios, dessa forma além do incremento de coesão e resistência, o material se torna mais estável quanto à variação dos teores de umidade, pela quantidade de vazios ser menor. Esse fato leva a camada a ter uma vida de serviço estendida.
- A estabilização granulométrica é feita pela combinação de solos de diferentes granulometrias em proporções adequadas, dessa forma conferindo maior estabilidade quando comparado aos solos antes de serem misturados. Dessa forma, pode-se dizer que a estabilização granulométrica confere melhoria no desempenho em relação a suporte de carga, a suportar melhor as cargas com menos deformações e garantir a durabilidade da camada.
- A estabilização cimentícia é realizada pela adição de um material cimentício, o principal deles é o próprio Cimento Portland, mas também é possível adicionar cal, cinzas, entre outros. O objetivo dessa mistura é aumentar consideravelmente a resistência da camada e gerar um pouco de resistência a água.
- A estabilização betuminosa, como o próprio nome sugere é a mistura de um material betuminoso ao solo para lhe conferir características de melhoria de desempenho, mas principalmente de impermeabilização. O material betuminoso mais utilizado para execução dessas misturas são as emulsões asfálticas de ruptura média e lenta. Já as misturas asfálticas mais utilizadas são: macadame betuminoso, solo-asfalto e solo-emulsão.
- A estabilização cimentícia é realizada pela adição de um material cimentício, o principal deles é o próprio Cimento Portland, mas também é possível adicionar cal, cinzas, entre outros. O objetivo dessa mistura é aumentar consideravelmente a resistência da camada e gerar um pouco de resistência a água.
- A estabilização granulométrica é feita pela combinação de solos de diferentes granulometrias em proporções adequadas, dessa forma conferindo maior estabilidade quando comparado aos solos antes de serem misturados. Dessa forma, pode-se dizer que a estabilização granulométrica confere melhoria no desempenho em relação a suporte de carga, a suportar melhor as cargas com menos deformações e garantir a durabilidade da camada.
- A estabilização mecânica é o mais simples e também é considerado o mais importante processo de estabilização. Ele acontece pela compactação do material granular, conferindo resistência e coesão. Esse tipo de estabilização é o que é feito nas camadas de aterro, em que é utilizada uma energia de compactação adequada e a umidificação necessária. Basicamente acontece o aumento da massa específica aparente do material utilizado. Pela vibração e pressão empregadas às partículas tendem a se aproximar diminuindo os espaços vazios, dessa forma além do incremento de coesão e resistência, o material se torna mais estável quanto à variação dos teores de umidade, pela quantidade de vazios ser menor. Esse fato leva a camada a ter uma vida de serviço estendida.
- Caso no dimensionamento dos pavimentos flexíveis a camada de base necessária seja muito espessa é realizada a divisão dela em duas camadas. A camada superior mantém o nome de base e a inferior é denominada sub-base. Nos pavimentos rígidos a análise acontece de maneira similar aos pavimentos flexíveis, caso o revestimento rígido não seja suficiente para suportar os esforços do tráfego, deve-se criar uma camada granular de sub-base. A lógica para determinação dos materiais utilizados é que a partir do revestimento, conforme avançamos nas camadas inferiores, os materiais utilizados tenham um desempenho menor. Isso acontece, pois as cargas que eles precisam suportar também são menores e, consequentemente, o custo delas é mais barato. Então precisamos de um equilíbrio técnicofinanceiro.
PINTURAS E PREPARAÇÃO DO SUBLEITO
- As pinturas betuminosas nada mais são do que a aplicação de uma fina camada de material betuminoso, normalmente emulsões ou asfaltos diluídos, sobre a superfície de uma camada já executada.
- Pintura de ligação
- As imprimações ou, como também são chamadas, imprimações impermeabilizantes são executadas com a finalidade de conferir coesão à superfície de uma camada granular que acabou de ser realizada e a conferir impermeabilização na sua superfície.
- A pintura Selante utiliza emulsões e também pode ser realizado na superfície de revestimentos betuminosos envelhecidos, o que gerará um rejuvenescimento da superfície oxidada. Também gerando coesão aos agregados superficiais.
- O Subleito é a última camada da compactação em aterros, ele deve ter resistência para suportar as cargas transmitidas e espalhadas pelo pavimento até ele. Enquanto o revestimento recebe uma carga concentrada no ponto de contato com o pneu, espera-se que pelas sucessivas camadas essa área de carga seja espraiada para chegar ao subleito distribuída. Basicamente o subleito é a fundação do pavimento
- A pintura Selante utiliza emulsões e também pode ser realizado na superfície de revestimentos betuminosos envelhecidos, o que gerará um rejuvenescimento da superfície oxidada. Também gerando coesão aos agregados superficiais.
- As imprimações ou, como também são chamadas, imprimações impermeabilizantes são executadas com a finalidade de conferir coesão à superfície de uma camada granular que acabou de ser realizada e a conferir impermeabilização na sua superfície.
- Pintura de ligação
- As pinturas betuminosas nada mais são do que a aplicação de uma fina camada de material betuminoso, normalmente emulsões ou asfaltos diluídos, sobre a superfície de uma camada já executada.
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO FLEXÍVEL
- Para a determinação da espessura do pavimento é necessário realizar a determinação do valor de N que é a quantidade de repetições de passagem de eixo simples padrão pelo período de projeto. Ou seja, é necessário realizar a determinação de quantas vezes se espera que o pavimento resista a passagem de eixos simples padrão durante a vida útil do pavimento.
- Espessura mínima do revestimento
- Dimensionamento do Pavimento
- Caso o CBR do subleito seja inferior a 2% indica-se realizar a retirada de uma camada de 1,00 metro do local e substituir por material que tenha CBR maior que 2%. Também se houver subleito com valores superiores a 20% de CBR indica-se adotar o valor de 20% para o dimensionamento.
- Dimensionamento do Pavimento
- Espessura mínima do revestimento
- Para a determinação da espessura do pavimento é necessário realizar a determinação do valor de N que é a quantidade de repetições de passagem de eixo simples padrão pelo período de projeto. Ou seja, é necessário realizar a determinação de quantas vezes se espera que o pavimento resista a passagem de eixos simples padrão durante a vida útil do pavimento.
PATOLOGIAS
- As fendas são todas e qualquer tipo de descontinuidade na superfície da camada de revestimento, sendo aquelas de pequeno porte chamadas de fissuras e as de maior porte são as trincas
- As fissuras são fendas capilares, podendo ter disposição longitudinal, transversal ou diagonal (DNIT, 2003). As fissuras somente podem ser observadas a olho nu a uma distância inferior a 1,50m do pavimento.
- As trincas, por sua vez, são fendas com dimensões maiores que as fissuras. Pode ser observada facilmente. Podendo ser encontrada isoladamente (trinca isolada) ou interligada com outras trincas (trinca interligada).
- As trincas isoladas podem ser subclassificadas em: • Trincas transversais: apresenta direção diagonal ao sentido da pista. Sua classificação quanto a severidade é que se for menor que 1,0 m é considerada trinca transversal curta, se tiver mais de 1,0m é trinca transversal longa. É associada com os fenômenos de fadiga do pavimento. • Trinca longitudinal: apresenta-se paralelamente ao eixo da via. Da mesma forma que o anterior, sua classificação quanto a severidade é tiver menos que 1,00 m de comprimento é uma trinca longitudinal curta, se tiver mais é considerada trinca longitudinal longa. É associada com os fenômenos de fadiga do pavimento. • Trinca de retração: tem disposição ortogonal ao sentido da pista, e é associado ao fenômeno de retração térmica do revestimento ou de alguma base que apresenta um maior módulo de rigidez.
- O afundamento é uma deformação permanente na superfície do pavimento podendo ser afundamento plástico ou de consolidação.
- Normalmente os defeitos que conseguimos observar são aqueles que acontecem na superfície do revestimento ou que são refletidas pelas outras camadas até a superfície do revestimento. Abordaremos aqui os demais tipos de defeitos. As ondulações são caracterizadas por deformações com altos e baixos como ondulações ou corrugações na superfície do pavimento.
- Conhecendo os tipos de defeitos e sua causa é o primeiro passo para a tomada de ações para suas correções. Existem os seguintes tipos de ações possíveis em face das patologias:
- • Manutenção Preventiva: proteger o pavimento e reduzir sua taxa de deterioração. • Ação Postergada: seções além da manutenção preventiva, mas ainda não em estágio de reabilitação. • Manutenção Corretiva: corrigir algum tipo de defeito e eliminar suas consequências. • Reforço: vias em que é necessário recapeamento estrutural. Deve passar por estudo de priorização, uma vez que os recursos disponíveis geralmente são inferiores as necessidades. • Reconstrução: remoção e substituição de toda a estrutura do pavimento, custo elevadíssimo.
- Conhecendo os tipos de defeitos e sua causa é o primeiro passo para a tomada de ações para suas correções. Existem os seguintes tipos de ações possíveis em face das patologias:
- Normalmente os defeitos que conseguimos observar são aqueles que acontecem na superfície do revestimento ou que são refletidas pelas outras camadas até a superfície do revestimento. Abordaremos aqui os demais tipos de defeitos. As ondulações são caracterizadas por deformações com altos e baixos como ondulações ou corrugações na superfície do pavimento.
- O afundamento é uma deformação permanente na superfície do pavimento podendo ser afundamento plástico ou de consolidação.
- As trincas isoladas podem ser subclassificadas em: • Trincas transversais: apresenta direção diagonal ao sentido da pista. Sua classificação quanto a severidade é que se for menor que 1,0 m é considerada trinca transversal curta, se tiver mais de 1,0m é trinca transversal longa. É associada com os fenômenos de fadiga do pavimento. • Trinca longitudinal: apresenta-se paralelamente ao eixo da via. Da mesma forma que o anterior, sua classificação quanto a severidade é tiver menos que 1,00 m de comprimento é uma trinca longitudinal curta, se tiver mais é considerada trinca longitudinal longa. É associada com os fenômenos de fadiga do pavimento. • Trinca de retração: tem disposição ortogonal ao sentido da pista, e é associado ao fenômeno de retração térmica do revestimento ou de alguma base que apresenta um maior módulo de rigidez.
- As trincas, por sua vez, são fendas com dimensões maiores que as fissuras. Pode ser observada facilmente. Podendo ser encontrada isoladamente (trinca isolada) ou interligada com outras trincas (trinca interligada).
- As fissuras são fendas capilares, podendo ter disposição longitudinal, transversal ou diagonal (DNIT, 2003). As fissuras somente podem ser observadas a olho nu a uma distância inferior a 1,50m do pavimento.
- As fendas são todas e qualquer tipo de descontinuidade na superfície da camada de revestimento, sendo aquelas de pequeno porte chamadas de fissuras e as de maior porte são as trincas
Información
- Descripción
- Mapa Mental sobre ESTRADAS E PAVIMENTAÇÃO, creado por Dayane Guimarães el 16/09/2024.
- Creado por
- Dayane Guimarães
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