APS 2019 2 - Estradas e aeroportos - 8º Semestre (1)

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ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
Projeto de pavimentação
RIBEIRÃO PRETO – SP
 2019
INTEGRANTES DO GRUPO
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
Projeto de pavimentação
Trabalho de pesquisa e dimensionamento de um pavimento flexível. Apresentado a Universidade Paulista Campus Ribeirão Preto -SP como exigência para aprovação no 8º semestre do Curso de Engenharia Civil.
Orientador: Prof. 
Aprovado em:
EXAMINADOR
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RESUMO
O presente trabalho apresentará um estudo e dimensionamento do perfil de pavimento flexível Rota 33G - Av. Jacu Pêssego da cidade de São Paulo, através de dados obtidos via internet no site da Companhia de Engenharia de Tráfego do município do Estado de São Paulo e tomando como referência principal a matéria de Estradas e Aeroportos.
Será apresentado o desenvolvimento do trabalho com todas as explicações necessárias, especificações técnicas e dimensionamento da rota analisada, juntamente com uma maquete para visualização do perfil obtido.
Palavras-chave: Dimensionamento de pavimento, Pavimento flexível, Estradas e Aeroportos.
ABSTRACT
The present work will present a study and sizing of the Rota 33G - Av. Jacu Peach flexible pavement profile of the city of São Paulo, through data obtained from the Internet site of the Traffic Engineering Company of the city of São Paulo State and taking as its basis main reference to Roads and Airports.
It will be presented the development of the work with all the necessary explanations, technical specifications and dimensioning of the analyzed route, along with a model for visualization of the obtained profile.
Keywords: Pavement sizing, Flexible Pavement, Roads and Airports.
	
SUMÁRIO
LISTA DE IMAGENS
LISTA DE TABELAS
INTRODUÇÃO
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, que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o mínimo custo.
Em alguns locais nem sempre há uma pavimentação adequada, ou nem mesmo qualquer pavimentação, mas é importante que se entenda que um projeto de um pavimento bem estruturado e bem executado pode trazer benefícios não só para motoristas e sim para a população como um todo, tendo em vista que hoje o Brasil faz uso das rodovias como principal via de transporte.
Os transportes são um dos serviços cuja infraestrutura é determinante no grau de desenvolvimento econômico das nações e na qualidade de vida de suas populações. Em primeiro lugar, é um fator de competitividade fundamental, pois uma infraestrutura moderna e adequada permite a redução dos custos. De acordo com a FIESP (2019) a frota rodoviária brasileira cresceu a uma taxa média de 7,5% ao ano entre 2000 e 2016, passando de 29,7 milhões para 93,9 milhões de veículos licenciados. 
São dois os tipos de pavimentos; rígido e flexíveis. A diferença essencial entre ambos é basicamente como eles irão distribuir a carga recebida pelo volume do trafego para o subleito daquela estrutura. De acordo com o Manual de Pavimentação do DNIT, pavimento flexível é aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e pavimento rígido é aquele em que o revestimento tem elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento exercido.
OBJETIVO
O intuito do presente trabalho acadêmico é aplicar os conceitos aprendidos na disciplina de Estradas e Aeroportos através da idealização e concepção de um projeto de pavimentação para uma via com o fluxo projetado para 10 anos, de modo que o aluno seja levado a aprofundar o conhecimento teórico para o desenvolvimento prático em escala reduzida, mas respeitando as normas regulamentadoras utilizadas atualmente.
A elaboração do relatório deve contar com a confecção da parte textual fundamentando a concepção de uma maquete para visualização dos elementos de fundação e horizontes do solo. Visa também o desenvolvimento interpessoal com os demais integrantes do grupo.
METODOLOGIA
Para obter os resultados e a conclusão acerca do estudo deste trabalho, foi feita uma análise da Avenida Jacu Pêssego – Rota 33G descrito no Relatório MSVP- Mobilidade no Sistema Viário Principal, realizada na cidade de São Paulo. 
O estudo deste trabalho será fundamentado em ideias e pressupostos de teóricos que apresentam significativa importância no dimensionamento de pavimento flexível. Para tal, tais afirmações serão baseadas em fontes secundarias como trabalhos acadêmicos, manuais, tabelas e afins, que foram aqui selecionados.
Assim sendo, o trabalho transcorrerá a partir do método conceitual, baseado principalmente no manual 723 do DNIT, fato que favorece o estudo realizado, tendo em vista todo conteúdo apresentado em aula, o que auxiliará para a construção de uma análise detalhada e dimensionamento adequado da via. 
REVISÃO TEÓRICA
História 
A literatura é vasta no assunto da história das estradas, mas de acordo com pesquisas realizadas, uma das mais antigas estradas pavimentadas implantadas não se destinou a veículos com rodas, mas a trenós para o transporte de cargas. Para a construção das pirâmides no Egito (2600-2400 a.C.), foram construídas vias com lajões justapostos em base com boa capacidade de suporte. O atrito era amenizado com umedecimento constante por meio de água, azeite ou musgo molhado (BRADBURY,1938). 
Com o passar dos anos as estradas que eram somente de terra, passaram a ser compostas de pequenos pedregulhos, sílex e outras pedras quebradas. A grande variabilidade das estradas romanas se deve exatamente à disponibilidade ou não desses materiais. E somente a partir do século II, placas de pedras maiores começaram a ser mais usadas, em especial nas cidades principais.
A primeira estrada brasileira e a ser pavimentada foi a Estrada União e Indústria, a primeira rodovia concessionada do país, ligando a cidade de Petrópolis (RJ) a Juiz de Fora (MG), inaugurada em 23 de junho de 1861 por Dom Pedro II. Idealizada pelo comendador Mariano Procópio possuía sete metros de largura, leito ensaibrado e compactado e macadame, cuidadosamente drenada com valetas de alvenaria.
No Brasil, o dimensionamento de uma estrutura é preconizado pelo método do Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, o DNIT. Que leva em consideração o tráfego de veículos e o California Bearing Ratio (CBR) do solo.
Projeto de pavimentação
Ao desenvolver um projeto de pavimentação existem algumas etapas importantes a serem seguidas, que engloba tanto a parte inicial de levantamento do terreno e sondagem até a fase de execução e manutenção da obra.
Estudo Preliminar
Na execução de qualquer projeto de engenharia civil é necessário a realização de um estudo preliminar do local a ser executado, que visa além de analisar custos e alternativas para aquela obra, define a viabilidade da mesma. Deve-se procurar o contato direto com as condições físicas do local da obra através de reconhecimento preliminar, utilizando documentos de apoio disponíveis como mapas geológicos, dados de algum projeto existente na área de influência da obra e dados históricos do tráfego. A análise dos dados permite a previsão das investigações necessárias para a etapa de projeto subsequente, o projeto básico. 
Estudo do local 
 O levantamento do local onde será realizada a pavimentação deverá ser realizado em primeiro lugar. Nesse levantamento, será indicado, além da via que será pavimentada, os locais onde a sondagem deverá ser realizada para conhecimentodas características do terreno e tipo de solo.
A norma DNER-ME 162/94 estabelece um método para determinar a correlação entre o teor de umidade e a massa especifica do solo seco. Com essa norma podemos definir a curva de compactação, a massa especifica aparente máxima do solo seco e a umidade ótima do solo. 
O índice de suporte Califórnia irá determinar qual a expansão do solo e sua resistência, o que será muito importante para o dimensionamento das espessuras de camadas e qualquer tratamento que se faça necessário para evitar desgaste precoce do pavimento. 
. Tráfego
Segundo a INSTRUÇÃO DO PAVIMENTO, DO Departamento de Estradas Rodagem de janeiro de 2006, o tráfego para o dimensionamento de pavimentos pode ser caracterizado de várias formas, porém a mais utilizada é a determinação do número “N” de equivalentes de operações de eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN para um determinado período de projeto. Também, no caso de dimensionamento de pavimento rígido utiliza-se o número acumulado de repetições dos vários tipos de eixos e cargas obtido para um determinado período de projeto. No Brasil, os principais modelos e métodos de dimensionamentos de pavimento utilizam o número “N”, excetuando-se o procedimento de dimensionamento de pavimento rígido da Portland Cement Association – PCA que utiliza o número acumulado de repetições dos vários tipos de eixos e cargas. O número “N” de equivalentes de operações de eixo simples padrão de rodas duplas de 80 kN é a transformação de todos os tipos de eixos e cargas dos veículos comerciais que trafegarão sobre o pavimento em um eixo simples padrão de rodas duplas equivalente de 80 kN. Consideram-se apenas os veículos comerciais no cálculo do número “N”, visto que os automóveis possuem carga de magnitude desprezível em relação aos veículos comerciais.
DESENVOLVIMENTO
Para desenvolvimento do trabalho tomamos como base os dados expostos na pesquisa realizada em 2017 publicadas no Relatório MSVP - Mobilidade no Sistema Viário Principal, realizada na cidade de São Paulo. Estas informações oferecem premissas básicas para determinação da engenharia de tráfego e neste trabalho acadêmico irá nortear os cálculos e possibilitar o correto dimensionamento da estrutura do pavimento.
A primeira etapa do trabalho consiste em escolher uma das 24 rotas apresentadas pelo MSVP com base em seu tráfego, desse modo, os estudantes optaram por vias que contivessem maior incidência de veículos pesados, como ônibus e caminhões, para que assim fosse possível elaborar cálculos condizentes com os encontrados no mercado de trabalho. A rota escolhida foi a 33G, cujos gráficos e tabelas estão disponíveis nos anexos 1 a 4.
Definida a área de estudo, Av. Jacu Pêssego, que vai desde Ragueb Chohfi até Ayrton Senna. Com distância de trecho de 13.600 metros, como pode ser observado no mapa abaixo.
As tabelas apresentadas tem como objetivo o estudo do tráfego, analisando todos os veículos que passam por um determinado ponto, chamado centróide, que é a representação pontual da zona.
Considerando que o volume de veículos que passa por uma via não é uniforme no tempo e o volume horário do pico (VDM) sofre uma flutuação de acordo o horário analisado, as tabelas de contagem volumétrica apresentam juntamente com o fator horário do pico, o volume equivalente do horário. 
Analisando os valores de FHP máximo e volume horário total equivalente de cada ponto no pico da manhã e no pico da tarde, conforme tabelas pag 162 e 163 da Pesquisa de Monitoração de Mobilidade – 2017 realizado pela CET, que informam a contagem volumétrica da Rota 33G – Av. Jacu Pêssego (em anexo), podemos verificar que o ponto que origina maior trafego é o Ponto 3, tanto no sentido Ayrton Sena – Ragueb Chohfi como no sentido inverso no pico da tarde (conforme tabelas abaixo)
Figura 1 - Ponto 3, entre Av. Laranja da China e Rua Legalidade
	Fonte: CTESP, (2017).
Figura 2 - Ponto 3, entre Av. Laranja da China e Rua Legalidade
Fonte: CTESP, (2017).
Assim, analisando os dados da rota, sentidos e pontos apresentados, o horário das 17:30 às 18:30 horas é quando o trânsito se intensifica e há maior volume de veículos, desta forma projetamos a via para a pior condição possível.
Após escolher o ponto de maior fluxo devemos realizar os cálculos para transformação de VHP (volume da hora pico) em VDM (volume médio diária), ou seja, é necessário expandir a amostra para as 24 horas do dia em que esta foi realizada. Esta etapa foi realizada para cada tipo de veículo considerado na pesquisa, excluindo veículos leve como automóveis, motos e bicicletas, devido a carga transmitida ao solo serem de pouca influência em comparação à ônibus e caminhões. 
Como os dados de referência foram coletados em apenas em um período de horas do dia, das 07:00 ás 10:00 e das 17:00 às 20:00 é necessário fazer uso da expressão Fpd do manual do DNIT, presente na página 200, que será exposta com maior detalhes no memorial de cálculo do presente trabalho.
Em seguida, deve-se aplicar o fator de expansão para dimensionar o pavimento para projeção de tráfego de veículos para dos próximos 10 anos, de acordo o edital da atividade prática supervisionada, deve-se projetar o pavimento considerando como base o ano de 2019. Consoante ao manual 723 do DNIT, no que diz sobre a experiência para a adoção de taxas de crescimento anuais, esta relata que as variações são relativamente lentas e que devido à falta de informações de variáveis socioeconômicas, toma como taxa de crescimento anual de 3%, que é próxima da taxa de crescimento econômico do país como um todo.
O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como padrão durante o período de projeto escolhido. Em qualquer caso, o desejável é que sejam definidos alguns elementos relativos ao tráfego como carregamento da frota, fator de equivalência de carga e carregamento da frota.
O Fv (fator de veículos) é um dos fatores mais importantes para obtenção do número N, pode ser calculado com base no método de da AASHTO e pelo método do Corpo dos Engenheiros (USACE). Neste trabalho foi utilizado o método USACE, no qual se faz necessário multiplicação da a somatória de FC (fator de equivalência de carga por eixo) pela somatória de FE (fator de equivalência de carga) seguindo as tabelas apresentadas pelo manual do DNIT.
Os valores de P estão descritos no memorial de cálculo, tendo com base a média das cargas de cada tipo de veículo.
Com base nas tabelas da figura 1 e figura 2 é necessário analisar a solicitação da via quanto ao peso dos veículos e a frequência com que passam pelo ponto estudado. 
Após concluir estes cálculos, e descobrir suas somatórias basta aplicar a fórmula do número N, e dimensionar o pavimento de acordo com as orientações quanto às espessuras das camadas, presente no manual do DNIT e comparar os resultados com as informações do Ábaco. 
MEMORIAL DE CÁLCULO
O volume horário de carros é dado pela soma dos dois sentidos:
Sendo:
VPh: Volume por hora no horário de pico.
Para transformação do VHP para VDM (volume médio diário), podemos relacioná-lo de acordo o fator de expansão diário descrito pelo manual do DNIT – 723:
Sendo:
FPd: Fator de expansão diário;
V24: volume em 24 horas;
VPh: volume por hora.
Portanto, o VDM da Via Jacu Pêssego é de 190.368 veículos por dia.
Equação para o cálculo de projeção de tráfego:
Sendo:
Vt = Volume total de tráfego para um período P de projeto;
Vm = Volume médio diário para um período P de projeto;
V0 = Volume médio diário no ano anterior ao período considerado;
T = Taxa de crescimento anual;
P = Período de projeto.
Adotando:
n= 10 anos e t= 3% ao ano, temos:
O trecho estudado compreende muitos veículos leves e baixíssima quantidade veículos pesados, gerando o número de solicitações no pavimento conforme cálculos:
Sendo:
Vt= Volume total de tráfego para um período P de projeto;
FV= Fator de veículo.
Para cálculodo fator de veículo:
FV= Fator de veículo;
FE= Fator de eixo;
FC= fator de carga.
Para cálculo do fator de eixo:
FE= Fator de eixo;
p2= porcentagem de veículos de 2 eixos;
p2= porcentagem de veículos de 3 eixos;
px= porcentagem de veículos com “n” eixos.
Para cálculo do fator de carga:
Sendo:
Pj: Porcentagem de veículos para a categoria de eixo j;
FEC: Fator de equivalência de carga para a categoria de eixo j.
Podemos obter os valores de FEC baseado nos valores de equivalência de carga da USACE:
Tabela 1 - Fatores de equivalência de carga
Fonte: DNIT, (2006).
Calculando:
FEC, FC e FE:
	TIPO
	CAT
	FREQ
	%
	EIXO
	P (TON)
	FEC
	FC
	FE
	ÔNIBUS
	2BC - tandem duplo
	35
	7,71%
	2
	9
	0,32
	0,0002
	0,0015
	CAM 2 EIXOS
	2C - eixo duplo
	211
	46,48%
	2
	9
	1,7
	0,0079
	0,0093
	CAM 3 EIXOS
	3C - duplo tandem
	135
	29,74%
	3
	11
	0,657
	0,002
	0,0089
	CAM 4 EIXOS
	4C- triplo tandem
	73
	16,08%
	4
	18
	1,567
	0,0025
	0,0064
	SOMA
	 
	454
	100,00%
	 
	 
	 
	0,0126
	0,0262
Portanto, o número de solicitações do pavimento é de N= 2,64 X 10^5.
Para o dimensionamento das espessuras da camada, devemos utilizar a tabela de espessuras recomendadas para base granular (figura z), as inequações (eq 1, 2 e 3), o ábaco para dimensionamento de pavimentos flexíveis (figura x) e a tabela de coeficientes de equivalência estrutural (figura y). Outro dado importante, fornecido pelo manual da APS é que o CBR de projeto igual a 10%.
Inequações:
Tabela 2 - Espessuras recomendadas para base granular
Fonte: DNIT, (2006).
Tabela 3 - Ábaco para dimensionamento de pavimentos flexíveis
Fonte: DNIT, (2006).
Tabela 4 - Coeficientes de equivalência estrutural
Fonte: DNIT, (2006).
De acordo a tabela de coeficientes de equivalência estrutural, temos os valores de k:
Revestimento de concreto asfáltico - KR = 2,0
Base - Kb= 1,0
Subbase - Ks= 1,0
Cálculo das espessuras das camadas do pavimento:
Com as dados de CBR do projeto, CBR mínimo exigido de acordo camada (base > 80% e subbase > 20%) de e número N plotados no ábaco, obtemos as espessuras. Frisando que quando o CBR da subbase tiver o número N menor ou igual 10^6, o manual do DNIT admite substituir na inequação, H20 por 0,2*H20, então:
Espessura total do pavimento (Hm): 35 cm
Espessura da base (B):
Espessura da subbase (h20) 
Portanto, através dos cálculos de dimensionamento obtivemos as espessuras:
Revestimento betuminoso= 5 cm
Base = 7 cm
Sub-base = 18 cm
Espessura total do pavimento com equivalência estrutural= 35 cm
Espessura total do pavimento sem equivalência estrutural= 30 cm
Figura 4 - Dimensionamento em corte
Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019).
CONCLUSÃO
Apesar das dificuldades e dúvidas encontradas, especialmente durante a resolução dos cálculos para dimensionar o pavimento, todos os objetivos propostos foram cumpridos. Com a orientação do professor e com o auxílio de consulta bibliográfica complementar foi possível ampliar os conhecimentos teóricos e sanar as dúvidas a respeito do tema. Após conclusão da parte teórica, a confecção da maquete física serviu para deixar mais claro os resultados obtidos e os dados analisados.
Por fim deve-se mencionar que a dedicação e competência de todos os membros do grupo proporcionaram um ótimo trabalho em equipe, tendo em vista que o bom convívio entre duas ou mais pessoas é imprescindível no mercado de trabalho.
BIBLIOGRAFIA 
BRADBURY, R. D. Reinforced Concrete Pavement. Wire Reinforced Institute. Washington, D. C. 1938. Acessado em 23 de outubro de 2019.
CETSP, Mobilidade no Sistema Viário Principal - Volume e velocidade - MSVP - Volume 2017. Acessado em 22 de outubro de 2019.
DNIT, Manual De Estudos De Tráfego. Publicação IPR – 723 – Rio de Janeiro: DNIT, 2006. Acessado em 22 de outubro de 2019.
FIESP, Departamento da Indústria da Construção. Pavimento de vias no Brasil: infraestrutura de transportes terrestres rodoviários e cadeias produtivas da pavimentação / FIESP. – São Paulo: FIESP, 2017. Acessado em 19 de outubro de 2019.
SANTANA, Professor Humberto Santana. Manual de Pré-misturados a frio, 1993. Acessado em 19 de outubro de 2019.