INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES - UNIDADE II classificação e nomenclatura dos pavimentos

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UNIDADE II 
 
CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA 
DOS PAVIMENTOS 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A pavimentação de rodovias restituiu ao transporte rodoviário um lugar de destaque entre os meios 
de transporte terrestre, pois é sabido que, com a inauguração da primeira estrada de ferro, construída 
por George Stephenson em setembro de 1925, a “Stockton and Darlington Railway”, muitos países se 
lançaram de corpo e alma em construções semelhantes, deixando as rodovias de então praticamente 
como terminais de ferrovias. 
A melhoria do leito carroçável pela estabilização desse leito e a evolução tecnológica do automóvel 
restituíram, no século XX, à estrada de rodagem sua importância, a ponto de, em países como o Brasil, 
ser o transporte rodoviário responsável pelo maior quinhão do transporte de carga. 
Nesse particular, ainda há enorme caminho a percorrer, pois engenheiros rodoviários ainda não 
estão levando na devida conta os princípios da classificação funcional de rodovias, e vemos – 
infelizmente com muita freqüência – estradas com funções apenas de coletoras ou mesmo de acesso, 
com pavimentos e tratamento de plataforma muito superior aos de algumas artérias próximas, com 
utilização muito mais intensa. 
 
2. DEFINIÇÃO 
 
PAVIMENTO é um sistema de várias camadas de espessuras finitas que se assenta sobre um 
semi-espaço infinito, e que exerce a função de fundação da estrutura, chamada de subleito. 
É ainda, a estrutura construída sobre a terraplenagem e destina, técnica e economicamente, a: 
 
� Resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribuílos; 
� Melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança; 
� Resistir aos esforços horizontais (desgaste), tornando mais durável a superfície de rolamento. 
 
Fonte: Manual de Técnicas de Pavimentação – volume I 
 
É uma estrutura construída sobre a superfície obtida pelos serviços de terraplenagem com 
função principal de fornecer ao usuário segurança e conforto, que devem ser conseguidos sob o ponto 
de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o mínimo custo. 
 
Fonte: Manual de Pré-misturados a Frio – Instituto Brasileiro de Petróleo 
 
Segundo SANTANA (1993), Pavimento é uma estrutura construída sobre a superfície obtida 
pelos serviços de terraplanagem com a função principal de fornecer ao usuário segurança e conforto, 
 
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que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o 
mínimo custo. 
 
Para SOUZA (1980), Pavimento é uma estrutura construída após a terraplanagem por meio de 
camadas de vários materiais de diferentes características de resistência e deformabilidade. Esta 
estrutura assim constituída apresenta um elevado grau de complexidade no que se refere ao cálculo das 
tensões e deformações. 
 
 
1.1 Cargas 
 
As cargas que solicitam um pavimento são transmitidas por meio das rodas pneumáticas dos 
veículos. 
A área de contato entre os pneus e o pavimento tem a forma aproximadamente elítica, e a pressão 
exercida, dada à relativa rigidez dos pneus, têm uma distribuição aproximadamente parabólica, com a 
pressão máxima exercida no centro da área carregada. 
Para efeito apenas do estudo da ação das cargas, visando ao dimensionamento do PAVIMENTO, 
pode-se admitir uma carga aplicada gerando uma pressão de contato uniformemente distribuída numa 
área de contato circular. 
 
 
 
Figura 1.1 - Sistema de várias camadas (Fonte: Manual de Técnicas de Pavimentação) 
 
A pressão de contato é aproximadamente igual à pressão dos pneus, sendo a diferença desprezível 
para efeito do dimensionamento. 
Sendo a transmissão das cargas feita pelas RODAS, as pressões a serem calculadas ou admitidas 
são referidas às cargas das rodas – carga de roda – muito embora geralmente se faça referência a 
cargas por EIXO. 
 
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O raio da área circular de contato pode ser calculado para qualquer valor de carga, desde que se 
conheça a pressão aplicada. 
 
Seja uma carga transmitida por um eixo simples – uma ou duas rodas de cada lado do veículo – Q e 
uma pressão de contato q: 
 
Q = 2 . pi . r2 . q 
 
 
� A carga da roda será: Q/2 = pi . r2 . q 
 
 
r = [ (Q/2) / pi . q ]½ raio 
 
 
Exercício 01: 
 
Adotando-se uma pressão de contato, por exemplo, q = 7,0 kgf/cm2 (cerca de 100psi) e uma carga 
de roda Q/2 = 5000 kgf, que é o limite máximo permitido pela legislação brasileira (10tf por eixo 
simples de roda dupla), calcule o raio da área circular de contato? 
r = [ (Q/2) / pi.q ]½ 
r = [5000 / 3,14 x 7 ]½ 
r = 15,00cm 
 
 
 
E para o padrão americano considerando Q = 18.000 lbs/eixo simples? 
 
r = [ (Q/2) / pi.q ]½ 
r = [9000 / 3,14 x 100 ]½ 
r = 5,35” r = 13,60cm 
 
 
 
 
1.2 Distribuição das Pressões 
 
Para melhor compreender as definições das camadas que compõem um pavimento, é preciso 
considerar que a distribuição dos esforços através do mesmo deve ser tal que as pressões que agem na 
interface entre o pavimento e a fundação, ou subleito, sejam compatíveis com a capacidade de 
suporte desse subleito. 
 
Quando o pavimento é solicitado por uma carga de veículo Q, que se desloca com uma velocidade 
V, recebe uma tensão vertical σo (de compressão) e uma tensão horizontal τo (de cisalhamento), 
conforme Figura 1.2 (SANTANA, 1993). 
 
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Figura 1.2 - Cargas no Pavimento (Fonte: Santana 1993) 
 
A Figura 1.3, mostra uma distribuição de pressão segundo um ângulo α, de tal maneira que a 
pressão de contato q pode ser considerada a pressão aplicada a uma profundidade z = 0. A partir daí, as 
pressões estão referidas às profundidades crescentes, chegando à interface entre o pavimento e o 
subleito, na profundidade z, com uma pressão σz. 
 
Sendo: σz = q { 1 / [ 1 + (z/r) . tg α ]2 } 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.3 - Distribuição dos esforços (Fonte: Manual de Técnicas de Pavimentação) 
 
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A variadas camadas componentes da estrutura do pavimento também terão a função de diluir a 
tensão vertical aplicada na superfície, de tal forma que o subleito receba uma parcela bem menor desta 
tensão superficial. 
 
 
Nos meios rodoviários, a infra-estrutura rodoviária ou terreno de fundação é conhecido pelo 
nome de SUBLEITO. 
 
O subleito, limitado assim superiormente pelo pavimento, deve ser estudado e considerado até 
a profundidade onde atuam de forma significativa, as cargas impostas pelo tráfego. Em termos 
práticos, tal profundidade deve situar-se na faixa de 0,60 a 1,50m, pois, os bulbos de pressão são 
construídos com curvas que representam percentuais da pressão de contato e decrescem com o 
aumento da profundidade. 
 
Exercício 02: 
 
Para uma carga por eixo simples Q = 10,0 tf, aplicada segundo um círculo de raio r = 15 cm, 
resultando numa pressão de contato q = 7,0 kgf/cm2 e um pavimento de espessura z = 20 cm, qual será 
a pressão aplicada no subleito se α = 45°? 
 
σz = q { 1 / [ 1 + (z/r) . tg α ]2 } 
σz = 7,0 { 1 / [ 1 + (20 / 15) . tg 45° ]2 } 
σz = 1,30 kgf/cm2 
 
 
 
 
 
2. CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS 
 
De uma forma geral, os pavimentos são classificados em: 
 
� FLEXÍVEL 
� SEMI-RÍGIDO (SEMI-FLEXÍVEL) 
� RÍGIDO. 
 
 
� FLEXÍVEL: constituídos por camadas que não trabalham à tração. São aqueles em que todas 
as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga 
se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. 
 
No dimensionamento tradicional são consideradas as características geotécnicas dos materiais a 
serem usados, e a definição da espessura das várias camadas depende do valor da CBR e do mínimo de 
solicitação de um eixo padrão (8,2 ton.). 
 
 
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Exemplo típico: pavimento constituído por uma base de brita (brita graduada, macadame*) ou por base 
de solo pedregulhoso, revestida por uma camada asfáltica. (Normalmente são constituídos de 
revestimento betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares.). 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 – Distribuição de carga em Pavimento Flexível 
 
 
� RÍGIDO: aquele em que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas 
inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado. 
 
Seu dimensionamento é baseado nas propriedades resistentes de placas de concreto de cimento 
Portland, as quais são apoiadas em uma camada de transição, a sub-base. 
 
A determinação da espessura é conseguida a partir da resistência à tração do concreto e são 
feitas considerações em relação à fadiga, coeficiente de reação do subleito e cargas aplicadas. São 
pouco deformáveis com uma vida útil maior. O dimensionamento do pavimento flexível é comandado 
pela resistência do subleito e do pavimento rígido pela resistência do próprio pavimento. 
 
• Exemplo típico: pavimento constituído por lajes de concreto de cimento Portland. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 – Distribuição de carga em Pavimento Rígido 
 
 
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A maior dificuldade de adotar essa classificação é a liberdade de utilizar camadas flexíveis e 
rígidas numa mesma estrutura de pavimento. Assim nada impede a execução de uma camada de 
revestimento de concreto asfáltico – que é flexível – sobre uma camada de base de solo cimento – 
rígida. Resultando numa estrutura tipicamente MISTA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 – Diferenças da distribuição de carga em Pavimento Flexível e Rígido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Pavimento Flexível Figura 2.5 – Pavimento Rígido 
 
 
 
2.1 Camadas que compõe o pavimento 
 
 Na verdade, o pavimento pode ser considerado composto de base e revestimento, sendo que a 
base poderá ou não ser complementada pela sub-base e pelo reforço do subleito. 
 
Subleitos de boa qualidade exigem pavimentos menos espessos e, em conseqüência, poderão 
dispensar a construção de camadas como reforço ou sub-base. 
Cada camada integrante de um pavimento deve ser executada com solos escolhidos, que 
apresentem características físicas que atendam as especificações do projeto.PROJETO DE ESTRADAS DE RODAGEM PROJETO DE ESTRADAS DE RODAGEM PROJETO DE ESTRADAS DE RODAGEM PROJETO DE ESTRADAS DE RODAGEM ---- 04091 04091 04091 04091 
 
 
 
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 Figura 2.6 - Seção Transversal Típica de Pavimento Flexível 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.7 - Seção Transversal Típica de Pavimento Rígido 
 
 
� REVESTIMENTO 
 
A camada superficial e que tem contato direto com os pneumáticos, construída então para resistir a 
esforços HORIZONTAIS, recebe o nome de REVESTIMENTO ou CAPA DE ROLAMENTO, ou 
simplesmente CAPA. 
 
Esses esforços horizontais provocam o desgaste da superfície, razão porque, periodicamente, o 
revestimento deve ser superposto por nova camada – RECAPEAMENTO –, reforçado ou mesmo 
substituído. 
 
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É a camada de maior custo unitário, com grande margem de diferença em relação às demais, por 
isso, é necessário todo o cuidado na fixação de sua espessura e, conseqüentemente, volume de cada 
quilômetro de pista. É usual as espessuras de 3 à 5 cm para vias simples e 7,5 à 10cm para auto-
estradas. 
 
Destinada a receber, resistir e transmitir as ações do tráfego para as camadas inferiores, o 
revestimento também deve impermeabilizar as estruturas do pavimento, camadas adjacentes ou 
inferiores, e melhorar as condições de rolamento no que se refere ao conforto e segurança aos usuários, 
além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentar a durabilidade da estrutura. 
 
 
� BASE 
 
Recebe o nome de BASE do pavimento a camada situada logo abaixo à de revestimento. 
 
Tem a finalidade de receber, resistir e transmitir para as camadas abaixo, as cargas oriundas dos 
veículos rodoviários (tráfego), sendo que, os esforços resultantes dessas cargas são predominantemente 
de direção VERTICAL. 
 
 
� SUB-BASE 
 
Camada situada abaixo da camada de base. 
 
É uma camada complementar da base e com as mesmas funções, executada quando, por razões de 
ordem técnica e econômica, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou 
o reforço do subleito. 
 
O material constituinte da sub-base deverá ter características tecnológicas superiores às do material 
de reforço, por sua vez, o material da base deverá ser de melhor qualidade que o material da sub-base, 
e assim por diante. 
 
 
� REFORÇO DO SUBLEITO 
 
É uma camada de espessura constante, construída, se necessário, acima da regularização. Com 
características tecnológicas superiores às da regularização e inferiores às da camada imediatamente 
superior, ou seja, a sub-base. 
 
Também resiste e distribui esforços verticais, não tendo as características de absorver 
definitivamente esses esforços, o que é característica específica do subleito. 
 
Poderia ser considerada indistintamente camada suplementar do subleito ou camada complementar 
da sub-base. 
 
 
 
 
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� REGULARIZAÇÃO (nivelamento) 
 
Camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e destinada a conformá-lo, transversal e 
longitudinalmente, de acordo com as especificações do projeto. 
 
A operação de regularização é também chamada de preparo do subleito. 
 
Deve ser executada, sempre que possível, em aterro, evitando: 
• que sejam executados cortes difícies no material da “casca” já compactada pelo tráfego, a 
maioria das vezes já por muitos anos; 
• que seja substituída uma camada já compactada naturalmente por uma camada a ser 
compactada, nem sempre atingindo o grau de compactação existente; 
• que não se sacrifique o equipamento de escarificação desnecessariamente, agindo numa 
camada compactada. 
 
Tendo em vista as dificuldades de medição dos volumes movimentados e também por tratar-se 
geralmente de volumes relativamente pequenos, os serviços de regularização são pagos por metro 
quadrado. A regularização deve dar à superfície as características geométricas – inclinação transversal 
– do pavimento acabado. 
 
� SUBLEITO 
 
Entende-se por subleito o terreno de fundação sobre o qual se apóia o pavimento ou a 
superestrutura rodoviária. 
 
No projeto dos pavimentos, o parâmetro referente à fundação é definido pela capacidade de suporte 
do subleito, representado pelo C.B.R. 
 
Em qualquer caso do semi-espaço infinito, apenas a camada próxima da superfície é considerada 
subleito, pois, à medida que se aprofunda no maciço, as pressões exercidas são reduzidas a ponto de 
serem consideradas desprezíveis. 
 
Geralmente as sondagens para amostragem de materiais destinados ao subleito de um pavimento 
são aprofundadas até três metros abaixo da superfície, considerando-se como fundação efetiva a 
camada com 1 a 1,50m, aproximadamente. 
 
Ocorrendo no subleito o material inadequado ou materiais estranhos, deverão ser removidos até 
uma profundidade necessária, depois substituída por um material (solo) de características adequadas. 
 
• Se o CBR do subleito for < 2% , ele deve ser substituído por um material melhor, 
(2% ≤ CBR ≤ 20) até pelo menos 1 ,00 metro. 
 
• Se o CBR do material do subleito for ≥ 20% , pode ser usado como sub -base. 
 
� ACOSTAMENTO 
 
Parte da plataforma contígua à pista de rolamentos, destinado ao estacionamento de veículos, ao 
transito em caso de emergência e ao suporte lateral do pavimento.