Aula 2 -historia e introdução ao pavimento

Prévia do material em texto

O Pavimento Rodoviário
Aula 2
Profº. Francisco Vallory
Faculdade de Engenharia Civil
Unidade 1 - O Pavimento Rodoviário
1.1 – Funções do Pavimento
1.2 - Aspectos Funcionais do Pavimento
1.3 - Classificação dos Pavimentos
1.4 - Nomenclatura da Seção Transversal
1.1 Funções do Pavimento
1.1.1 – Pavimentação - Breve Viagem Pelo Tempo
Construir vias de transporte é uma preocupação e
atividade de remotas civilizações, geradas por razões de
ordem econômicas, de integração regional e de cunho
militar.
Pavimentar as vias, ainda na Antiguidade, tornou-se
atividade essencial para a adequação e preservação dos
caminhos mais estratégicos.
Os Egípcios e os Gregos
• Construindo drenos laterais, executando ainda que
primariamente a pavimentação;
• vias dedicadas a serviços religiosos, desfiles
militares e reais, mais no sentido decorativo para as
festividades.
Etruscos e Cartagineses
Primeiras técnicas de pavimentação, considerando 
seus objetivos, extensões e impactos sociais 
Civilização Romana
Aperfeiçoou as técnicas etruscas e cartaginesas que 
perduraram por mais de dois mil anos , estendendo-se 
por outros continentes além da Europa, servindo de 
referencia também para a primeira estrada no Brasil 
Colônia.
Estradas Romanas
Perfaziam ligações entre importantes cidades
e portos, servindo, em especial, como meio
de escoamento de bens agrícolas e como
caminhos estáveis para a movimentação de
legiões e suas investidas territoriais militares.
A Via Appia inicio da construção em 312 AC ligando Roma a 
Cápua – 300 Km, posteriormente foi ampliada chegando a 
600Km.
Via Appia
As técnicas de pavimentação utilizadas pelos romanos
aprimoravam-se a medida que Roma, durante o
período de consolidação da república empenhava-se
constantemente na abertura de novos caminhos, como
forma de expansão de seu território.
Os construtores da época eram obrigados a tirar o
melhor proveito possível dos matérias disponíveis nas
regiões próximas.
No Brasil
“Calçada do Lorena”, construída em 1792, entre 
Riacho Grande e Cubatão, sob a direção do 
engenheiro-militar português João da Costa Ferreira. 
Utilizando as mesmas técnicas dos romanos adaptadas 
as condições locais.
Revestimento – o mesmo utilizado pelos romanos a 
2000 anos antes, pedras recortadas justapostas, com 
cerca de 200cm de espessura;
Base – de pedregulho e saibro com 30 a 50cm de 
espessura 
Caminho do Lorena – São Paulo à Santos
Construída pelo Governador Geral Bernardo de 
Lorena para escoar a produção de cana de açúcar 
Em 1839, D. Pedro II encarregou o engenheiro alemão Júlio 
Frederico Koeler de projetar um caminho de Porto da Estrela (RJ) a 
Petrópolis. Surgiu assim a Estrada Normal da Serra da Estrela
Pavimentada em 1841 pelo engenheiro Charles Philippe Garçon 
Rivière com pedras irregulares, posteriormente pavimentada com 
paralelos em novo traçado.
Estrada União e Indústria 
Petrópolis – Juiz de Fora
Iniciada sua construção em 1856, utilizando a mais 
moderna técnica de pavimentação da época – Macadame
Macadame Hidraulico
O nome deste processo e em homenagem ao seu
inventor, o engenheiro inglês John London Mac Adam,
que consiste numa camada granular composta por
agregados graúdos, naturais ou britados, preenchidos por
agregados miúdos e aglutinados pela água, cuja
estabilidade é obtida pela ação mecânica enérgica de
compactação.
O processo original na Europa utilizava o alcatrão no
lugar da água como o aglutinante.
PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA
A mistura de agregados com asfalto foi utilizada
pela primeira vez em 1858, em Paris, França,
utilizando rocha asfáltica, foi construído o
primeiro pavimento asfáltico
.
Pavimentação nos EUA
Trinidad Lake Asphalt – TLA
O TLA foi descoberto 
em 1559 por Walter 
Raleigh. A primeira 
pavimentação feita 
com o asfalto do Lago 
de Trinidad foi em 
1870 em frente ao City 
Hall in Newark, New 
Jersey, em um 
segmento da Fifth 
Avenue.
TLA é o asfalto extraído do maior lago natural e comercialmente 
viável do mundo. O produto é comercializado há mais de 100 anos, 
utilizado em pontes, aeroportos, portos, túneis e rodovias em quase 
todos os continentes.
Um ligante extremamente viscoso, utilizado como modificador de 
asfaltos de petróleo, aumentando a resistência a deformações e vida 
útil do asfalto. Por ser oxidado naturalmente ele possui 
características químicas bem definidas, o que garante a sua 
qualidade e o torna mais resistente as ações de combustíveis.
Lago de Piche – Trinidad e Tobago
PAVIMENTAÇÃO ASFALTICA NO BRASIL
1906 –Calçamento asfáltico em grande escala na cidade 
do Rio de Janeiro – Prefeito Rodrigues Alves
1913 – Rodovia Santos – São Paulo
1922 – Estrada Rio – Petrópolis – Pavimento rígido de 
concreto
1922 – Trechos do Caminho do Mar são pavimentados 
com concreto de cimento Portland.
1.1.2 – Definição:
O Pavimento Rodoviário - é uma estrutura
construída após a terraplanagem por meio de
camadas de vários materiais de diferentes
características de resistência e deformabilidade.
1.1.3 - Funções do Pavimento
Segundo a NBR-7207/82 da ABNT tem-se a seguinte
definição:
“O pavimento é uma estrutura construída após
terraplenagem e destinada, econômica e
simultaneamente, em seu conjunto, a:
•Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais
produzidos pelo tráfego;
•Melhorar as condições de rolamento quanto à
comodidade e segurança;
•Resistir aos esforços horizontais que nela atuam,
tornando mais durável a superfície de rolamento”.
•Suportar os esforços oriundos de ações climáticas.
1.2 Aspectos Funcionais do Pavimento
Quando o pavimento é solicitado por uma carga de veículo
Q, que se desloca com uma velocidade V, recebe uma
tensão vertical σ0 (de compressão) e uma tensão horizontal
τ0 (de cisalhamento).
As 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
(ρ1).
A tensão horizontal aplicada na superfície exige que esta
tenha uma coesão mínima.
1.3 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS:
• Flexíveis
• Rígidos
• Semi-rígidos ou semi-flexíveis
1.3.1- Pavimentos Flexíveis
São aqueles constituídos por camadas que não trabalham à
tração. Normalmente são constituídos de revestimento
betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares.
A capacidade de suporte é função das características de
distribuição de carga por um sistema de camadas
superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se
mais próximas da carga aplicada.
No dimensionamento tradicional são consideradas as
características geotécnicas dos materiais a serem usados, e
a definição da espessura das várias camadas depende do
valor do CBR e do mínimo de solicitação de um eixo
padrão (8,2ton).
Observações:
1 - CBR – California Bearing Ratio ou ISC – Índice de
Suporte Califórnia
É a relação em %, entre a pressão exercida por um
pistão de diâmetro padronizado necessária a
penetração no solo até determinado ponto.
É a pressão necessária para que o mesmo pistão
penetre a mesma quantidade em solo padrão de brita
graduada.
2 – Eixo padrão rodoviário é o eixo utilizado para o
dimensionamento de um pavimento.
1.3.1.1 Pavimento articulado
A pavimentação com 
revestimento em blocos pré-
moldados de concreto de 
cimento Portland, constitui-se 
em alternativa estrutural de 
pavimento de modelo flexível, 
apresentando algumas 
vantagens em relação aos 
modelos com maiorrigidez. 
O pavimento com blocos pré-moldados representa uma 
versão moderna e com grandes aperfeiçoamentos dos 
antigos calçamentos, efetuados com blocos de 
Paralelepípedos, notando-se evolução destacada na forma, 
em planta, dos blocos e no seu processo de fabricação. 
Pavimento articulado
Quanto às formas do bloco, são definidas de maneira a 
produzir boa transferência de carga entre o que estiver 
sendo carregado e os adjacentes, por meio de contato 
entre faces (intertravamento) sendo que a estrutura irá 
trabalhar de maneira satisfatória, onde se processa um 
alívio de tensões transmitidas ao subleito e às camadas 
do pavimento.
A adoção do revestimento com peças de concreto pré-
moldadas poderá levar em conta, além do custo e do 
prazo para implantação, os seguintes aspectos:
Aspectos Positivos do Pavimento Articulado 
1 - Propriedades características do concreto, como a 
resistência à compressão, abrasão e ação de agentes 
agressivos.
2 - Utilização de mão-de-obra não especializada e de fácil 
obtenção no local, tendo em vista a relativa simplicidade do 
processo construtivo do revestimento.
3 - Imediata liberação ao tráfego após a conclusão dos 
serviços. 
4 - Facilidade de remoção dos blocos e seu posterior 
reaproveitamento, quando da realização de manutenção em 
canalizações subterrâneas.
5 - Este tipo de pavimento deverá preferencialmente, ser 
utilizado para vias de baixo volume de tráfego.
1.3.2- Pavimento Rígidos:
São constituídos por camadas que trabalham
essencialmente à tração. 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 sub leito e
cargas aplicadas.
São poucos deformáveis com uma vida útil maior.
1.3.3- Pavimentos Semi-rígidos ou semi-flexíveis
Situação intermediária entre os pavimentos rígidos e
flexíveis. É o caso das misturas solo-cimento, solo-cal,
solo-betume dentre outras, que apresentam razoável
resistência a tração.
Quando se tem uma base cimentada sob o revestimento
betuminoso, o pavimento é dito semi-rígido. O
pavimento reforçado de concreto asfáltico sobre placa de
concreto é considerado como pavimento composto.
1.3.4- Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
1.3.4- Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES NAS 
CAMADAS SUBJACENTES
1.3.4- Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
1.3.4- Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
1.3.4- Pavimentos Rígidos x Pavimentos Flexíveis
Conclusão
1.4 Nomenclatura da Seção Transversal
A nomenclatura descrita a seguir refere-se às camadas e aos
componentes principais que aparecem numa seção típica de
pavimentos flexíveis e rígidos.
SUB-LEITO
É o terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento. Deve ser 
considerado e estudado até as profundidades em que atuam significativamente as 
cargas impostas pelo tráfego (de 0,60 a 1,50 m de profundidade).
Se o CBR do sub-leito 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 sub -leito for ³ 20% , pode ser usado como sub -base.
SUB-LEITO
É o terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento. Deve ser 
considerado e estudado até as profundidades em que atuam significativamente as 
cargas impostas pelo tráfego (de 0,60 a 1,50 m de profundidade).
Se o CBR do sub-leito 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 sub -leito for ³ 20% , pode ser usado como sub -base.
Afinal de 
contas o 
que é CBR?
Índice de Suporte Califórnia 
(California Bearing Ratio)
O ISC é expresso em porcentagem:
•ISC em português e CBR em inglês
•concebido no final da década de 1920
•avalia o potencial de ruptura do subleito (Feito para rodovias na 
Califórnia)
•avalia a resistência do material frente a deslocamentos 
significativos, sendo obtido por meio de ensaio penetrométrico em 
laboratório.
ISC = Pressão para penetrar o material em questão
Mesma penetração no material de referência
Etapas deste Ensaio:
• moldagem do corpo-de-prova: solo ou 
material passado na peneira ¾”, compactado na 
massa específica e umidade de projeto, em um 
molde cilíndrico de 150mm de diâmetro e 
125mm de altura, provido de um anel 
complementar de extensão com 50mm de altura 
Índice de Suporte Califórnia 
(California Bearing Ratio)
Índice de Suporte Califórnia 
(California Bearing Ratio)
• imersão do corpo-de-prova: 
imerge-se o cilindro com a amostra 
compactada dentro, em um 
depósito cheio d’água, durante 
quatro dias. Durante todo o 
período de imersão é empregada 
uma sobrecarga-padrão de 10lbs 
sobre o corpo-de-prova, que 
corresponde a 2,5 polegadas de 
espessura de pavimento sobre o 
material. Fazem-se leituras por 
meio de um extensômetro, a cada 
24 horas, calculando-se a expansão 
axial do material em relação à 
altura inicial do corpo-de-prova
Índice de Suporte Califórnia 
(California Bearing Ratio)
• penetração do corpo-de-prova: feita através do 
puncionamento na face superior da amostra por um 
pistão com aproximadamente 50mm de diâmetro, sob 
uma velocidade de penetração de 1,25mm/min. 
Anotam-se, ou registram-se no caso de equipamento 
automatizado, as pressões do pistão e os deslocamentos 
correspondentes, de forma a possibilitar a plotagem de 
uma curva pressão-penetração, na qual se definem os 
valores de pressão correspondentes a 2,54mm (P0,1”) e 
5,08mm (P0,2”). Estas curvas de pressão-penetração 
devem possuir um primeiro trecho praticamente 
retilíneo, característico de fase elástica, seguido de um 
trecho curvo, característico de fase plástica. Inflexão no 
início da curva tem significado de problemas técnicos 
de ensaio e essas curvas devem ser corrigidas.
Índice de Suporte Califórnia 
(California Bearing Ratio)
SUB-LEITO
Se a expansão medida no ensaio CBR do sub-leito 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 sub -leito for ≥20% , pode ser usado como sub -base.
Os materiais do subleito devem apresentar uma 
expansão, medida no ensaio C.B.R.,
menor ou igual a 2% e um C.B.R. ≥ 2%.
SUB-LEITO
Troca de SUB-LEITO
O terreno natural é, 
em geral, um 
terreno que não 
serve para o tráfego 
de veículos. Terra 
orgânica, restos de 
vegetação, raízes, 
etc. compõem o 
horizonte superficial 
dos terrenos. Então, 
esse material 
inservível deve ser 
removido.
É a operação destinada a conformar o leito, 
transversal e longitudinalmente. Poderá
ou não existir, dependendo das condições do leito. 
Compreende cortes ou aterros até
20 cm de espessura.
REGULARIZAÇÃO DO SUB-LEITO
NIVELAMENTO
PROCESSO DE TERRAPLENAGEM
É a superfície do sub-leito (em área) 
obtida pela terraplanagem ou obra de 
arte e conformada ao greide e seção 
transversal.
LEITO
REFORÇO DO SUB-LEITO
•Camada que oferece resistência mecânica e boa capacidade de 
distribuir o peso dos veículos.
•O Reforço é necessário em terrenos muito fracos, moles, 
alagadiços e em brejos.
REFORÇO DO SUB-LEITO
Pavimentação Urbana
Rodovias
REFORÇO DO SUB-LEITO
SUB-BASE
Camada complementar à base. Deve ser usada 
quando não for aconselhável executar a base 
diretamente sobre o leitoregularizado ou sobre 
o reforço, por circunstâncias técnico-
econômicas. Pode ser usado para regularizar a 
espessura da base.
SUB-BASE
Camada destinada a resistir e distribuir ao 
sub -leito, os esforços oriundos do tráfego e 
sobre a qual se construirá o revestimento.
BASE
BASE
BASE
Camada feita com brita e até com pedras 
maiores (rachões). Serve para “drenar” 
isto é, retirar a água que penetre ou 
infiltre na parte de baixo do leito 
carroçável. Não existe terreno 
impermeável. Todo terreno é permeável 
e em dias de chuva permite a percolação 
de água pelo solo. A rede de percolação 
que se forma pode permanecer por 
longos meses e até anos dependendo da 
porosidade do terreno. A água caminha 
dos pontos mais altos para os pontos 
mais baixos e afloram à superfície na 
forma de minas d'água.
BASE
BASE
Se a chuva trouxer terra junto com a água (água 
barrenta), a Base Drenante irá aos poucos colmatando 
(entupindo). Atingindo um certo grau de colmatação, a 
água que percola por dentro da base drenante irá ficar 
presa e começar a exercer uma pressão hidrostática por 
baixo da capa de rolamento.
Revestimento
É camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação 
do rolamento dos veículos e destinada econômica e simultaneamente:
- a melhorar as condições do rolamento quanto à comodidade e segurança;
- a resistir aos esforços horizontais que nele atuam, tornando mais durável a 
superfície de rolamento.
Deve ser resistente ao desgaste. Também chamada de capa ou camada de 
desgaste.
Revestimento
Revestimento
Etapa 1: Terreno natural onde vai ser construída a 
rodovia. Mangue e argila orgânica de baixa 
capacidade.
Etapa 2: Remoção do mangue na largura da berma e 
confecção do Sobrepeso (aterro hidráulico ou outro 
processo).
Etapa 3: Adensamento da argila orgânica por 
um período de 3 anos.
Etapa 4: Remoção do excesso e confecção
do leito carroçável.
rodovia em pântanos e mangues. Veja as diversas etapas: