Projeto e execução de obras rodoviárias com enfoque em pavimentação

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Projeto e execução de obras rodoviárias com enfoque em pavimentação
Gustavo Crepaldi e Isabelle Lobão
RESUMO: Neste trabalho foi usado como base o Manual de Pavimentação do DNIT – 2006, com enfoque em Modalidades e Constituição de Pavimentos onde foi explicado a classificação dos pavimentos, classificação das bases e sub-bases e os tipos de revestimentos. Também foi estudado o projeto geométrico, projeto de pavimentação, estudos de impacto ambiental de obras rodoviárias.
PALAVRAS-CHAVE: Pavimento, Revestimento, Superelevação, Superlargura, Impactos Ambientais.
1	INTRODUÇÃO
	A partir dos anos 50 as obras de pavimentação rodoviárias cresceram notadamente, houve muita transferência de tecnologia dos Estados Unidos da América, por causa dessa influência foi necessário normatizar e uniformizar as especificações de serviços e as técnicas de construção dando origem ao Manual de Pavimentação.
	Neste trabalho é explicado as classificações de pavimentos, bases e sub-bases, os tipos de revestimentos que podem ser aplicados. Também é explicado como elaborar um projeto geométrico, todos os seus elementos, todo o necessário para o calculo da nota de serviço, é explicado o que é a superlargura a superelevação e a suas respectivas importâncias.
	É falado sobre o projeto de pavimentação onde é feito o estudo geotécnico que compreende o estudo do subleito e o estudo de ocorrências de materiais para pavimentação e no projeto de pavimentação também é feito o dimensionamento de pavimento.
	Na parte de interferências com o meio ambiente é feito o estudo de impacto ambiental de obras rodoviárias e as etapas do licenciamento.
	
2	MODALIDADES E CONSTITUIÇÃO DE PAVIMENTOS
Pavimento – é a superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, sobre um semi-espaço considerado teoricamente infinito. A infraestrutura ou terreno de fundação é chamado de subleito.
Subleito – é limitado superiormente pelo pavimento, é estudo e considerado até onde atuam de forma significativa as cargas impostas pelo tráfego. Na pratica, geralmente essa profundidade é de 0,60 m a 1,50 m.
2.1	Classificação dos pavimentos
Flexível – todas as camadas do pavimento sofrem deformações significativas sob o carregamento aplicado e a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. Exemplo: pavimento constituído por uma base de brita (brita graduada, macadame) ou por uma base de solo pedregulho, revestida por uma camada asfáltica.
Semi-Rígido – base cimentada por algum aglutinante com propriedades cimentícias, por exemplo, uma camada de solo cimento revestida por uma camada de asfáltica. 
Rígido – revestimento tem elevada rigidez em relação às camadas inferiores, absorvendo praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado. Exemplo: pavimento constituído por lajes de concreto de cimento Portland.
2.2. Classificação das bases e sub-bases flexíveis e semirrígidas 
Podem ser granulares ou estabilizadas com aditivos 
Bases e sub-bases granulares
Estabilização granulométrica: São as camadas constituídas por solo, britas de rocha, escoria de alto forno ou pela mistura de todos os materiais. Sempre são flexíveis e são estabilizadas por compactação. Quando esses materiais são providos de jazidas como cascalhos e saibros, devem sofrer beneficiamento prévio, como britagem e peneiramento para se enquadrar nas especificações. 
Macadames Hidráulicos e secos: Consiste em uma camada de brita de graduação aberta ou brita tipo macadame que tem os vazios preenchidos pelo material de enchimento, por finos de britagem, após compressão. 
Bases e sub-bases estabilizadas com aditivos
Quase todas têm processo tecnológicos e construtivos semelhantes as granulares por estabilização granulométrica 
Solo-cimento: mistura devidamente compactada de solo, cimento e água, que deve satisfazer alguns requisitos de densidade, durabilidade e resistência. O teor de cimento geralmente é de 6 a 10%.
Solo melhorado com cimento: Por meio de adição de pequenos teores de cimento (2% a 4%) ocorre a modificação do solo em questão de plasticidade e sensibilidade a água. São consideradas flexíveis.
Solo-cal: Mistura de solo, cal, água e as vezes uma pozolana artificial. O teor de cal geralmente é de 5% a 6% e o processo de estabilização ocorre por modificação do solo, em relação a plasticidade e sensibilidade a água; por carbonatação que é uma cimentação fraca ou por pozolanisação, que é uma cimentação forte. São consideradas semirrígidas 
Solo-betume: Mistura de solo, água
e material betuminoso. É considerada flexível.
Bases betuminosas diversas: as técnicas e os materiais empregados são idênticos aos de revestimentos betuminosos.
2.3. Classificação das bases e sub-bases rígidas 
São as camadas de concreto e de cimento que tem acentuada resistência a tração. E podem ser diferenciadas em dois tipos de concreto. 
Concreto plástico: adensado por vibração manual mecânica 
Concreto magro: tem consistência apropriada a compactação com equipamentos rodoviários. Porém seu consumo de concreto se assemelha ao usado em fundações 
2.4 Revestimentos 
Revestimentos flexíveis betuminosos – Construídos por associação de agregados e materiais betuminosos. Pode ser por penetração ou por mistura. 
Revestimento por penetração: envolve penetração invertida e penetração direta 
Revestimento betuminoso por penetração invertida: são aplicações de material betuminoso seguidas do mesmo número de operações de espalhamento e compressão de camadas de agregados com granulometria apropriadas. De acordo com o numero de camadas, escolhe o tratamento superficial simples, duplo ou triplo. Sendo o simples com objetivo de impermeabilização ou modificar a textura de um pavimento existente.
Revestimento betuminoso por penetração direta: Executado através do espelhamento e compactação de camadas de agregados com granulometria apropriada, sendo cada camada submetida a aplicação de material betuminoso, após compactação, e a última camada recebendo uma aplicação final de agregado miúdo. O revestimento típico é o macadame betuminoso, seu processo construtivo é similar ao Tratamento Duplo e comporta espessuras variadas e maiores, por causa do seu número de camadas e de suas faixas granulométricas correspondentes. 
Revestimento por mistura: o agregado é pré envolvido com material betuminoso antes da compressão. Podem ser Pré-misturados a frio ou a quente, sendo o quente tendo a temperatura mínima de 120ºC
Revestimentos flexíveis por calçamento – O uso destes tipos de revestimentos em rodovias caiu quando a utilização de pavimentos asfáltico e de concreto se intensificou. Hoje sua execução se restringe a pátios de estacionamentos, vias urbanas e alguns acessos viários, tal execução tem vantagens em alguns casos, como: trechos com rampas íngremes, aterros recém construídos e subleitos sujeito a recalques acentuados, e em trechos urbanos para os quais estão previstos serviços de rede de água e esgoto.
Alvenaria Poliédrica: camadas de pedras irregulares, acentuadas e comprimidas sobre um colchão de regularização, constituído de material granular apropriado. 
Paralelepípedos: blocos regulares assentados sobre um colchão de regularização do mesmo modo da alvenaria poliédrica. As juntas podem ser com o próprio material do colchão, pedrisco, materiais ou misturas betuminosas ou com argamassa de cimento. 
Revestimentos rígidos: O concreto sendo uma mistura rica de cimento, areia, agregado graúdo e água, distribuído em uma camada devidamente adensada. Essa camada funciona como revestimento e base do pavimento. 
3 PROJETO GEOMÉTRICO
São as características geométricas da pista de rolamento, em função da classe da rodovia e da região por ela atravessada. 
3.1 Elementos geométricos 
Os elementos geométricos, mesmo não fazendo parte integrante do projeto pavimento, são intimamente ligados a pavimentação 
Pista de rolamento: parte da rodovia destinada ao transito de veículos
Faixa detrânsito: porção da pista cuja largura permite, com segurança, a circulação de veículos em fila única.
Greide: inclinação longitudinal em relação a horizontal, expressa em porcentagem. 
Superelevação: inclinação transversal da pista nas curvas horizontais, compensa o efeito da força centrifuga 
Abaulamento: declividade transversal da superfície da estrada 
3.2 Seção Transversal do pavimento 
Pavimento: é a estrutura construída após a construída após a terraplanagem e destinada econômica e simultaneamente a: resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais oriundos do trafego; melhorar as condições de rolamento em questão de comodidade e conforto; resistir aos esforços horizontais (desgaste), tornando mais durável a superfície de rolamento. 
Subleito: terreno de fundação do pavimento 
Leito: superfície obtida pela terraplenagem ou obra-de-arte e conformada ao seu greide e perfis transversais. 
Greide do leito: perfil do eixo longitudinal do leito 
Regularização: camada colocada sobre o leito para adequá-lo transversal e longitudinalmente de acordo com as especificações. Pode ser executado pelo corte do leito implantado ou sobreposição do leito com camada de espessura variável. 
Reforço de subleito: camada de espessura constante com características geotécnicas melhores que o material de subleito, posta por circunstâncias técnico-econômicas. 
Sub-base: camada complementar a base, quando não for aconselhável construir a base direto sobre a regularização pelo ponto de vista técnico e econômico. 
Base: camada destinada a resistir e distribuir os esforços providos do tráfego e sob a qual se constrói o revestimento. 
Revestimento: camada impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada a melhora-la, quanto à comodidade e segurança e resistir ao desgaste. 
3.3 Relocação do Eixo 
Para confecção da nota de serviço é preciso que se tenha o eixo locado e nivelado. No caso da terraplanagem recente ou que já tenha os elementos definidos do projeto, a relocação é simplificada, dependendo de ter havido uma execução criteriosa. É necessário determinar os elementos dos trechos em curva (R, AC, LC...), a partir deles será possível fazer a relocação e a nota de serviço. 
Figura 1 - Raio da Curva Circular
3.4 Nota de Serviço 
 É o conjunto de dados numericos destinados a definir, em planta e em perfil, o desenvolvimento do pavimento. 
Constaram todos os elementos que possibilitem a marcação de uma das camadas do pavimento, visando sua execução. 
A expessura do pavimento será decomposta em parcelas correspondentes às camadas constituintes do pavimento, inclusive a regularização.
É necessario ter além da relocação e nivelamento a superlargura e a superelevação. 
3.5 Superlargura 
Superlagura é a necessidade de alargar nas curvas a faixa de rolamento projetada, para assegurar ao trafego condiçoes de segurança e comodidade. A superlargura será determinada por:
 	 (1)
Onde: Δ= largura em, m 
n= numero de faixas de trafego de uma pista
R= raio de curvatura do eixo da pista, em m 
V= velocidade diretriz, em km/h
b= distancia, em m, entre os eixos da parte rígida do veículo e que normalmente considera-se igual a 6m 
A superlargura tambem pode ser encontrada em tabelas em função da velocidade diretriz R e do raio de curvatura, considerando a pista com duas faixas de tráfego. 
Tabela 1 Valores da superlargura para v=30km/h
	R
	30
	40
	50
	60
	70
	80
	100
	150
	
	1,8
	1,4
	1,2
	1,0
	0,9
	0,8
	0,7
	0,6
Tabela 2 Valores da superlargura para v=40km/h
	R
	50
	60
	70
	80
	100
	150
	200
	300
	500
	
	1,8
	1,4
	1,20
	1,0
	0,9
	0,7
	0,5
	0,4
	0,3
Temos mais 3 tabelas para as velocidades de 60, 80 e 100 km/h
Figura 2 Curva de transição
3.6 Superelação 
Superelevação é a inclinação transversal que se dá as pistas, nos trechos em curva. O objetivo é não permitir que a força centripeda projete os veiculos para fora da curva. A inclinação transversal cresce gradativamente, girando em torno do bordo de referencia.
3.7 Caderneta-tipo
A caderneta-tipo de nota de serviço possui 23 colunas, onde se anota cronologicamente, os elementos numéricos 
As duas primeiras colunas são para anotação de estacas
A coluna 3 são os elementos característicos do traçado em planta, TS, SC, CS, etc, e na coluna 4 são os de perfil 
As colunas 5 e 6 são as semilarguras 
A coluna 7 é a taxa de inclinação transversal (superelevação)
A coluna 8 é o produto da semilargura pela taxa de inclinação transversal. Nos trechos em tangente é o produto da coluna 6 pela taxa de abaulamento (2%)
A coluna 9 é o acréscimo de cota para o bordo externo, calculado pelo produto da largura da regularização mais metade da superlargura pela taxa de inclinação transversal
A coluna 10 é o produto da semi-superlargura (nos casos de transição em espiral) ou da superlargura total (em curvas com R maior que 600m) pela inclinação transversal na estaca
A coluna 11 é a cota de projeto do bordo de referência, obtida pelo lançamento do greide sob o subleito. 
A coluna 12, e na coluna 20, anotam-se cotas otidas pelo nivelamento de piquetes distantes do eixo 
 A coluna 16 é a cota obtida pelo nivelamento do eixo 
As colunas 13, 17 e 21 são as cotas do projeto tiradas do greide do projeto. Nas curvas , a coluna 17 será a soma das colunas 11 e 8. A coluna 13 será a soma das colunas 11 e 9 para curvas a direita, ou 11 menos 10 para curvas a esquerda. A coluna 21 será a soma das colunas 11 e 9 para curva a esquerda, ou 11 menos 10 para curva a direita.
As colunas 14, 15, 18 e 19, 22, 23 são a diferença entre as colunas 12 e 13, 16 e 17 e 20 e 21, respectivamente. Quando esse valor for negativo ocorre um aterro, onde a diferença deve ser anotada nas colunas 15, 19 e 23. Caso o valor seja positivo, ocorre um corte, anotado nas colunas 14, 18 e 22, respectivamente. 
3.8 Marcação no campo
Trecho em tangente: Estacas com cerca de 0,50m de comprimento nas quais são postas duas marcas: uma correspondente à cota do eixo e outra à do bordo, são cravadas junto ao piquete de bordo. 
É marcado a altura correspondente à coluna 17 (cota do projeto referente ao eixo). Abaixo dessa marca é feito outro traço horizontal correspondente a cota do eixo e outro em baixo que corresponde a cota do bordo, a distancia um do outro é o produto da semilargura da regularização pela declividade transversal (2%) . 
A marcação das próximas camadas à de regularização é feita obedecendo o dimensionamento, pra isso os off-sets da regularização sao usados como referencia. 
O off-set da nova camada é cravado na metade do excesso de cada lado, da largura da regularização sobre a camada subsequente. 
Trecho em curva: São pintadas nos off-sets usando o mesmo raciocinio do trecho em tangente.
4 PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO 
4.1 Estudos Geotécnicos 
São divididos em Estudo do Subleito e estudo de Ocorrências de Materiais para Pavimentação;
Definições impportantes para os estudos geotecnicos: 
Prospecção e classificação expedida no campo: resultado das sondagens e observações dos materiais (cor, textura e consistência) 
Camadas de Solos: massas de solos contínuas e homogêneas
Perfil de solos: desenho em escala de um corte do subleito ou de uma seção de jazida até a profundidade sondada, deve ser feito de acordo com a classificação de laboratório. 
Os seguintes ensaios devem ser feitos para os estudos geotécnicos: Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm e de 0,075 mm, limite de liquidez, limite de plasticidade, limite de construção em casos especiais de materiais do subleito, compactação, massa específica aparente “in situ”, índice suporte Califórnia, expansibilidade no caso de solo laterítico. 
O estudo do subleito de estradas com terraplanagem concluída objetiva o reconhecimento dos solos, reconhecendo à caracterização das diversas camadas e o posterior traçado dos perfis dos solos.Feito em duas fases: 
Identificar as diversas camadas do solo, pela inspeção expedita no campo, com sondagens no eixo e no bordo da estrada a cada 3,50 m do eixo com trado ou pá e picareta. 
Realização dos ensaios nas amostras das camadas de solo para traçado dos perfis de solos 
Os materiais da inspeção expedita no campo são classificados de acordo com sua textura, nos seguintes grupos: bloco de rocha, matacão, pedra de mão, pedregulho, areia grossa ou fina, silte e argila.
Todos os elementos obtidos durante a inspeção expedita são anotados no “Boletim de Sondagem”. 
O estudo de ocorrência de materiais para pavimentação é para reconhecer e classificar os materiais de jazidas como fonte de matéria-prima para serem utilizados nas camadas de Reforço do Subleito, Sub-base, Base e Revestimento. É feito em duas fases, com base nos dados de geologia e pedologia da região. 
Prospecção Preliminar, feita para identificar matérias que podem ser aproveitados. Compreende inspeção expedita no campo, sondagem e ensaios de laboratórios. 
Prospecção Definitiva durante os trabalhos é feita também a localização das fontes de abastecimento de água. Uma ocorrência será considerada satisfatória para a prospecção definitiva quando parte dos materiais satisfazerem as especificações ou quando houver possibilidade de correção por mistura, com materiais de outras ocorrências 
4.2 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO 
4.2.1 Pavimento Flexível – Método DNER:
O subleito e as diferentes camadas devem ser compactadas de acordo com os valores fixados nas “especificações Gerais”.
Para os solos granulares com granulação grossa deverá ser empregada a energia de compressão correspondente ao proctor modificado.
O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como padrão, durante um período de projeto. Para o calculo, é levado em consideração alguns itens, como: Volume médio de tráfego, taxa de crescimento anual, tipos de veículos entre outros.
Os diferentes veículos são classificados pelo DNIT da seguinte forma:
Automóveis;
Ônibus;
Caminhões leves, com dois eixos simples, de rodas simples;
Caminhões médios, com dois eixos, sendo o traseiro de rodas duplas;
Caminhões pesados, com dois eixos, sendo o traseiro “tandem”;
Reboques e semirreboques.
Em revestimentos betuminosos, a fixação de espessura mínima é um dos pontos ainda em aberto na engenharia, tendo em vista que ele tem como finalidade por um lado de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, e por outro lado evitar a ruptura do próprio revestimento.
Já nos acostamentos, não se dispõem de dados seguros para seu dimensionamento. Com isso, a sua espessura por ser reduzida, porém praticamente, apenas na camada de revestimento. 
A adoção nos acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benéficos no comportamento da pista de rodagem e simplifica os problemas de drenagem.
O revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de uma categoria inferior ao da pista de rolamento.
Quando a camada base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor custo para os acostamentos, como: materiais próprio de sub-base granular de excepcional qualidade, incluindo solos modificado por cimento, entre outros.
	O método de dimensionamento do DNER, visa a proteção do subleito contra a geração de deformações plásticas excessivas durante o período de projeto. Tendo em vista que o método é baseado no método da AASHTO, podemos dizer que está superdimensionado para o Brasil, uma vez que, no Brasil, não existe a condição crítica correspondente ao degelo da primavera.
	Um modelo de previsão de desempenho permite quantificar a redução do nível de serventia ou a geração de defeitos ao longo da vida do serviço do pavimento. Tal modelo pode ser constituído por três condicionantes:
Um Modelo Estrutural para cálculo das respostas induzidas pelas cargas de roda em movimento nas camadas do pavimento.
Funções de Transferência, capazes de relacionar as respostas da estrutura às cargas do tráfego, à geração e propagação de defeitos.
Fatores ou Funções de Calibração, que ajustam as previsões das Funções de Transferência de modo a se reproduzir dados de uma determinada base empírica.
A “condição estrutural” de um pavimento pode ser definida como um “retrato” composto pelos seguintes elementos:
Capacidade apresentada pelas camadas de solos e de materiais granulares de resistir às deformações elásticas e plásticas induzidas pelas cargas do tráfego;
A integridade estrutural das camadas asfálticas e cimentadas, relacionadas ao grau e extensão do fissuramento existente.
Em projetos, os modelos mais adequados são os determinísticos do tipo mecanístico-empírico, enquanto que, em Sistemas de Gerência de Pavimentos em nível de rede, os modelos probabilísticos do tipo empírico são preferíveis.
No caso de dimensionamento estrutural de pavimentos novos, deve-se aplicar modelos apropriados para a consideração de:
Trincamento por fadiga das camadas asfálticas e cimentadas;
Acúmulo de deformações permanentes nos solos, materiais granulares e camadas asfálticas.
No caso de projetos de restauração em que o revestimento do pavimento existente esteja severamente trincado, deve-se considerar a reflexão de trincas para as camadas asfálticas do recapeamento.
	Em termos de proteção contra fadiga ds revestimentos asfálticos, os modelos a serem aplicados deveriam ser capazes de identificar duas fases no processo de trincamento:
O inicio do Trincamento, quando o revestimento se encontra íntegro;
A propagação das trincas do revestimento, quando as trincas originalmente isoladas, aumentam de comprimento e se interligam.
5 ESTUDO DE IMPACTO AMBIENTAL 
Segundo a resolução CONAMA nº 001/86 o EIA – Estudo de Impacto Ambiental deverá ter os seguintes tópicos: 
Diagnóstico ambiental da área de influência do empreendimento: Objetiva o conhecimento dos componentes ambientais e suas iterações, caracterizando o meio ambiente. 
Identificação dos impactos 
Previsão e mensuração dos impactos 
Interpretação e avaliação dos impactos: Determina a importância relativa de cada impacto
Definição das medidas mitigadoras e de compensação e do programa de monitorização dos impactos.
Comunicação dos resultados: RIMA (Relatório de Impacto Ambiental) é o instrumento de comunicação dos resultados 
No caso de obras rodoviárias deve ser avaliado desde o início os danos potenciais a serem causados ao ambiente. Caso não seja corretamente avaliado os danos podem ser irreversíveis em nível local e regional e a médio e longo prazo. 
Com a Resolução CONAMA 001/86 a avaliação dos impactos compatibiliza as fases do empreendimento com as etapas do licenciamento.
A legislação ambiental exige que os estudos de impacto ambiental sejam elaborados e avaliados na fase inicial do empreendimento (estudos e projeto), e a licença prévia só deverá ser expedida com aprovação do EIA/RIMA. As ações modificadoras na fase de estudos e projeto são: estudos de viabilidade técnico-econômica e estudo de traço/elaboração de projeto básico. 
Após essa fase deve ser adquirida a licença de instalação. Após avaliação do plano de controle ambiental do projeto o empreendimento pode ser aprovado. As principais ações modificadoras na fase de construção/pavimentação são: desapropriação de terras, alocação de mão-de-obra, infraestrutura e obras de apoio, remoção de cobertura vegetal, terraplenagem, remoção e rocha, construção de túnel, extração de minerais de classe II, preparação de base e pavimentação, acessos de serviço, obra de drenagem, obra de arte, usina de asfalto, regulamentação de tráfego. Nessa fase a atuação do órgão ambiental fiscaliza as obras para verificar o cumprimento do projeto e das condições estabelecidas no licenciamento. 
Na fase final quando a estrada estiver em condição de tráfego, deve ser feita vistoria técnica para liberação da licença de operação, obtida após verificar a compatibilidade do projeto aprovado. 
Os efeitos e/ou impactos ambientaispotenciais das intervenções de obras rodoviárias sobre o meio ambiente, estão listados e caracterizados, quanto à natureza, ordem, espaço, temporalidade e reversibilidade, nos Quadros de Avaliação de Efeitos/Impactos Ambientais. 
REFERÊNCIAS
Brasil. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. (2006). Manual de pavimentação. 3 ed. – Rio de Janeiro, 2006. p 93-189.