INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO

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1 TT 051 PAVIMENTAÇÃO INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO Prof. Mário Henrique Furtado Andrade

2 TT 051- PAVIMENTAÇÃO INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO 1 ESCOPO 1. Terminologia e Conceitos Básicos 2. Breve Histórico da Pavimentação 3. Situação Atual no Brasil

3 TERMINOLOGIA E CONCEITOS BÁSICOS (A) Definições (B) Tipos de Pavimentos (C) Camadas Constituintes (D) Classificação dos pavimentos (E) Distribuição de Esforços

4 Pavimento Estrutura de múltiplas camadas construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a Camada de Terraplenagem resistir aos esforços oriundos do tráfego e a melhorar as condições de rolamento. Aplicação de Revestimento Processo de Aplicação INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 4

5 DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS PAVIMENTO COMO ESTRUTURA Característica Principal: "COMPLEXIDADE Número de variáveis (materiais, carga, fundação, clima, NA) Circunstâncias variáveis Sensibilidade à intemperização e degradação da superfície INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 5

6 COMPARAÇÃO ENTRE ESTRUTURAS ESTRUTURA PRÉDIO BARRAGEM PAVIMENTO 1. Área do Terreno Pequena Grande (concentrado) Muito grande (10 x 0,5 x L) 2. Investimento / m² Alto Alto Baixo (Invest. total muito alto) 3. Coef. Segurança (quanto ao cisalhamento) 4. Cond. Ambientais (NA e CLIMA) Alto Relativa / baixos Baixos e Indefinidos (Trat. empíricos / estatísticos) Irrelevante NA Relevante Clima irrelevantes Preponderante (solo saturado ou hot) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 6

7 COMPARAÇÃO ENTRE ESTRUTURAS ESTRUTURA PRÉDIO BARRAGEM PAVIMENTO 5. Vida Útil Longa (+100 anos) 6. Estudo Geotécnico de Fundações Sondagem a Percussão (In Situ) 7. Cargas Estáticas e bem definidas Longa e Indefinida (tempo de recorrência) Pormenorizados Estáticas e bem definidas Curta (10 a 20 anos) Sond. Pá e Picareta (até 1,5m. abaixo do Greide) exceção p/ solos moles Dinâmicas, variáveis e Estimadas (efeito Destrutivo variável) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 7

8 Tipos de Pavimentos Pode-se classificar os pavimentos em 3 tipos Rígidos: placas de concreto de cimento Portland Semi-rígidos: revestido de camada asfáltica e com base estabilizada quimicamente (cal, cimento) Flexíveis: revestido de camada asfáltica e com base de brita ou solo INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 8

9 Tipos de Pavimentos Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concretocimento) e pavimentos asfálticos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento. PAVIMENTO FLEXÍVEL OU ASFÁLTICO INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 9

10 Classificação pelo Tipo de Revestimento PAVIMENTO FLEXÍVEL OU ASFÁLTICO Obra do Aeroporto e detalhe de compactação Obra da Pista Experimental na Av. Washington Soares Pavimento Flexível INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 10

11 Pavimento Flexível ou Asfáltico Nos pavimentos asfálticos, estão em geral presentes camadas de base, de sub-base e de reforço do subleito Revestimento asfáltico Base Sub-base Reforço do subleito Subleito Estrutura-tipo de pavimento asfáltico INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 11

12 Camadas Constituintes Regularização do subleito Camada irregular sobre o subleito. Corrige falhas da camada final de terraplenagem ou de um leito antigo de estrada de terra. Reforço do Subleito Quando existente, trata-se de uma camada de espessura constante sobre o subleito regularizado. Tipicamente um solo argiloso de qualidades superiores a do subleito. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 12

13 Camadas Constituintes Sub-base Entre o subleito (ou camada de reforço deste) e a camada de base. Material deve ter boa capacidade de suporte. Previne o bombeamento do solo do subleito para a camada de base. Base Abaixo do revestimento, fornecendo suporte estrutural. Sua rigidez alivia as tensões no revestimento e distribui as tensões nas camadas inferiores. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 13

14 Base e Sub-base Nos pavimentos asfálticos, a camada de base é de grande importância estrutural. As bases podem apresentar uma das seguintes diversas constituições: Granular Sem Aditivo Solo; Solo-brita; Brita graduada. Com aditivo Solo melhorado com cimento; Solo melhorado com cal. Coesiva Com ligante ativo Solo-cimento; Solo-cal; Concreto rolado. Com ligante asfáltico Solo-asfalto; Macadame asfáltico; Mistura asfáltica. Base Granular: Não tem coesão, não resiste à tração, dilui as tensões de compressão, principalmente devido a sua espessura. Base Coesiva: Dilui as tensões de compressão também devido a sua rigidez, provocando uma tensão de tração em sua face inferior. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 14

15 Base e Sub-base Brita graduada Macadame Solo-Cal Solo-Cimento INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 15

16 Revestimento Flexível Revestimentos constituídos por associação de agregados e materiais betuminosos. Esta associação pode ser feita de 2 maneiras: penetração ou mistura. Penetração Invertida Simples (capa selante), duplo ou triplo. Direta Macadame betuminoso. Seqüência do serviço de tratamento superficial 16 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 16

17 Revestimento Mistura O agregado é pré-envolvido com o material betuminoso, antes da compressão. Pré-misturado a frio Ligantes: emulsão asfáltica. Agregados: vários tamanhos, frios. Areia-asfalto a frio Agregado miúdo + emulsão. Pré-misturado a quente Ligante: cimento asfáltico. Agregados: vários tamanhos, aquecidos. Areia-asfalto a quente Espessura não deve ser > 5cm. Agregados miúdos aquecidos + cimento asfáltico Exemplo: Execução de pré-misturado a frio Concreto asfáltico (CA ou CBUQ) e Misturas Asfálticas Especiais SMA, BBTM, CPA, Gap-graded agregado mineral graduado, material de enchimento e cimento asfáltico, aquecidos. 17 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 17

18 Execução de C.B.U.Q. 18 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 18

19 Classificação pelo tipo de revestimento RÍGIDO CONCRETO-CIMENTO SUB-BASE (SB) - Pouca contribuição Estrutural - Controle de bombeamento / expansão / contração CCP - Concreto de Cimento Portland BASE (B) e REVEST. (R) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 19

20 Classificação pelo tipo de revestimento RÍGIDO CONCRETO-CIMENTO O concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto): Paralelepípedos rejuntados Pavimento de concreto-cimento Nota: Pavimento de blocos pré-moldados de cimento comporta-se como flexível INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 20

21 Pavimento Rígido - Concreto TEXTURIZAÇÃO / MOLDAGEM / ACABAMENTO INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 21

22 Pavimento Rígido - Concreto JUNTAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 22

23 Classificação pelo tipo de revestimento PAVIMENTO RÍGIDO X FLEXÍVEL INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 23

24 Pavimento Composto RA + CCP + SBEQ ou SBG+ (REF) RÍGIDO CCP + RA + BG + SBG + (REF) FLEXÍVEL CCP + RA + BG ou BEQ+ SBEQ ou SBG + (REF) SEMI - RÍGIDO INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 24

25 Pavimento Rodoviário x Aeroviário Característica ESTRADAS AEROPORTOS CARGA / RODA (kgf) PRESSÃO PNEUS (kgf/cm²) 7,0 28,0 N.º REPETIÇÕES 10 6 a a 5 x 10 4 APLICAÇÃO DAS CARGAS 0,5-10m da borda 10m centrais INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 25

26 Distribuição de Esforços / aplicação PAVIMENTO RÍGIDO X FLEXÍVEL INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 26

27 Distribuição de Esforços / aplicação PAVIMENTO FLEXÍVEL 1 - A carga se distribuí em parcelas proporcionais à rigidez das camadas 2 - Todas as camadas sofrem deformações elásticas significativas 3 - As deformações até um limite não levam ao rompimento 4 - Qualidade do SL é importante pois é submetido a altas tensões e absorve maiores deflexões INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 27

28 Distribuição de Esforços / aplicação PAVIMENTO RÍGIDO 1 - Placa absorve maior parte das tensões 2 - Distribuição das cargas faz-se sobre uma área relativamente maior 3 - Pouco deformável e mais resistente à tração 4 - Qualidade de SL pouco interfere no comportamento estrutural INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 28

29 Defeitos mais comuns Fadiga Trilha de roda Deformação permanente INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 29

30 Pavimento do Ponto de Vista Estrutural A solicitação de tráfego e as características das camadas do pavimento são de grande importância estrutural. Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento, por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo do Projeto Estrutural (Dimensionamento) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 30

31 BREVE HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO (A) Antigüidade (B) Pós-renascença (C) Era Moderna (D) Situação Atual no Brasil

32 Breve Histórico da Pavimentação Percorrer a história da pavimentação nos remete à própria história da humanidade, passando pelo povoamento dos continentes, conquistas territoriais, intercâmbio comercial, cultural e religioso, urbanização e desenvolvimento. As técnicas de pavimentação evoluíram e sempre evoluirão com os meios de transporte terrestre INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 32

33 Breve Histórico da Pavimentação ANTIGÜIDADE Os veículos com rodas de madeira necessitavam de superfícies revestidas Civilizações: Mesopotâmia Egito Babilônia China Índia Incas, Maias e Astecas INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 33

34 Breve Histórico da Pavimentação EGITO Uma das mais antigas estradas pavimentadas implantadas não se destinou a veículos com rodas, mas a pesados trenós destinados ao transporte de cargas elevadas. Para construção das pirâmides ( ac), vias com lajões justapostos em base com boa capacidade de suporte. Atrito era amenizado com umedecimento constante (água, azeite, musgo molhado) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 34

35 ÁSIA Breve Histórico da Pavimentação Estrada de Semíramis (600a.C.) entre as cidades da Babilônia e Ecbatana; cruzava o Rio Tigre; transformouse hoje em estrada asfaltada. Estrada Real (500a.C.) na Ásia Menor ligando Iônia (Éfeso) do Império Grego ao centro do Império Persa, Susa; concluída em 323 a.c (400 anos para concluir); 2840 km de extensão; 93 dias de percurso (30 km por dia). À época de Alexandre, o Grande (anos 300a.C.), havia a estrada de Susa até Persépolis, passando por um posto de pedágio, as Portas Persas, possibilitando o tráfego de veículos com rodas desde o nível do mar até 1.800m de altitude INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 35

36 Breve Histórico da Pavimentação Velhos caminhos da China (200a.C.) e Índia Destaque: Estrada da Seda, uma das rotas de comércio mais antigas e historicamente importantes devido a sua grande influência nas culturas da China, Índia, Ásia e também do Ocidente. A Estrada da Seda não existia apenas com o propósito do comércio da seda, mas de diversos outros bens como ouro, marfim, animais e plantas exóticas. A mercadoria mais significativa carregada nesta rota não era a seda, mas a religião, o budismo. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 36

37 Breve Histórico da Pavimentação Apogeu da Estrada da Seda foi na dinastia Tang (anos 600d.C.) e, após um período de declínio, voltou a se tornar importante com o surgimento do Império Mongol sob a liderança de Gêngis Khan (anos 1200d.C.), por ser o caminho de comunicação entre as diversas partes do Império. Um dos visitantes mais conhecidos e melhor documentado na história da estrada foi Marco Pólo, negociante veneziano, que iniciou suas viagens com apenas 17 anos em 1271 (Bohong, 1989). INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 37

38 BREVE RELATO HISTÓRICO ANTIGÜIDADE Os veículos com rodas de aço necessitavam de estruturas mais resistentes Civilizações: Grécia Império Romano INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 38

39 Breve Histórico da Pavimentação O sistema viário romano já existia anteriormente à instalação do Império, embora o mesmo tenha experimentado grande desenvolvimento a partir de então. Portanto, há mais de 2000 anos os romanos já possuíam uma boa malha viária, contando ainda com um sistema de planejamento e manutenção. A mais extensa das estradas contínuas corria da Muralha de Antonino, na Escócia, à Jerusalém, cobrindo aproximadamente 5.000km (Hagen, 1955). INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 39

40 Breve Histórico da Pavimentação ROMANOS Viae publicae; Viae militare; Actus (vias locais); Privatae Pavimento (espessura 1m-1,5m) Fundação: pedras grandes Camada Intermediária: areia, pedregulho, argila Camada de Superfície: pedras nas bordas, pedregulhos, limalha de ferro (espessura 5cm-7,5cm, podendo chegar a 60cm) Via Ápia Próximo a Roma, Itália Pompéia, Itália Tempo e tráfego tiraram o material ligante Lyon, França Grande declividade: > 6% Vias não tinham um traçado suave como hoje INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 40

41 VIA ÁPIA - ROMA Summun dorsun Nucleus Statumen Rudus INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 41

42 Breve Histórico da Pavimentação IDADE MÉDIA A partir da queda do Império Romano (476d.C.), e durante os séculos seguintes, as novas nações européias fundadas perderam de vista a construção e a conservação das estradas. A França foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do transporte no comércio, dando importância à velocidade de viagem. Carlos Magno, no final dos anos 700 e início dos anos 800, modernizou a França e também no que diz respeito ao progresso do comércio por meio de boas estradas. Séculos X a XII de pouco cuidado com os Caminhos Reais da França; este descuido é uma das causas da decadência da Europa civilizada. Mudança significativa no reinado de Felipe Augusto ( ), a partir do qual a França passa a ter novamente a preocupação de construir novas estradas e conservá-las. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 42

43 Breve Histórico da Pavimentação AMÉRICA Império Inca (1400 s), Peru (Equador, Argentina, Bolívia, Chile) O alemão Alexander Von Humboldt, combinação de cientista e viajante que durante os anos de 1799 e 1804 realizou expedições científicas por várias partes da América do Sul, qualifica as estradas dos incas como os mais úteis e estupendos trabalhos realizados pelo homem Sistema viário avançado (pedestres e animais de carga); 30 a km; definiram a rede peruana de estradas. A estrada do sol: Trechos de 1m até 16m de largura, presença de armazéns e refúgios espaçados ao longo da estrada, pontes, túneis, contenções, drenos, etc Império Maia (300 s AC), México ligando centros, povoados e portos do mar; sacbeob estradas brancas INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 43

44 Breve Histórico da Pavimentação PÓS-RENASCENÇA Os ingleses, observando a forma como eram calçados os caminhos da França, conseguiram construir as vias mais cômodas, duráveis e velozes da Europa, o que foi importante para o progresso da indústria e comércio do país. Já à época havia uma grande preocupação com diversos aspectos hoje sabidamente importantes de considerar para uma boa pavimentação: drenagem e abaulamento; erosão; distância de transporte; compactação; sobrecarga; marcação. Nomes importantes: Tresaguet (França); Telford (Escócia) e McAdam (Inglaterra) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 44

45 Breve Histórico da Pavimentação PÓS-RENASCENÇA MacAdam ( ) e Telford ( ) Importância da compactação Estruturas mais leves Bases bem drenadas (Drenagem) Manutenção contínua (Manutenção) Estabilização granulométrica Revestimentos mais confortáveis - cascalhos, paralelepípedos INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 45

46 Breve Histórico da Pavimentação - TELFORD INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 46

47 Breve Histórico da Pavimentação - MACADAM INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 47

48 Breve Histórico da Pavimentação - MACADAM Núcleo do Pavimento de Macadam INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 48

49 Histórico Brasileiro 1560 Caminho do Mar ligação São Vicente Piratininga recuperada em 1661 como Estrada do Mar em 1790 vira Calçada de Lorena 1792 Estrada Santos - São Paulo: lajes de pedra 1726 Caminho do Ouro Minas ao Rio Resquícios em Parati e várias outras cidades. Também chamada Estrada Real (Estrada Velha de Parati e Nova que vai para o Rio de Janeiro) 1865 Estrada de rodagem União e Indústria (144km) ligando Petrópolis a Juiz de Fora (foto) primeira estrada a usar macadame como base/revestimento no Brasil Até aqui era usual o calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 49

50 Caminho do Mar no Século 20 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 50

51 Caminho do Ouro (1726) Minas Parati INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 51

52 Resquícios do Caminho do Ouro (1726), Parati (2003) INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 52

53 Estrada Real INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 53

54 União Indústria Rio de Janeiro Juiz de Fora Construída por Mariano Procópio por concessão de D. PedroII ações na bolsa INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 54

55 União Indústria Rio de Janeiro Juiz de Fora Construção km INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 55

56 Breve Histórico da Pavimentação ERA MODERNA Século XIX (1ª Metade): Ferrovias Século XIX (2ª Metade): Goodyear (pneus), Dumlop (vulcanização), Daimler (motor) Penhard / Lassar - automóvel de benzina Século XX: (Evolução Tecnológica do automóvel) 1905: Asfalto 1909: Placas CCP 1920: HRB 1940: USACE 1950: WASHO 1960: AASHO Manuais 66/72/86/93/ : PICR (HDM) 1993: SHRP INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 56

57 Histórico Brasileiro 1906 Calçamento asfáltico em grande escala na cidade do Rio de Janeiro CAN (Trinidad)- Prefeito Rodrigues Alves 1913 Rodovia Santos - São Paulo 1922 Estrada Rio - Petrópolis Pavimento de concreto Malha ferroviária brasileira: 3.000km 1937 Criação do DNER 1942 Contato com engenheiros norte-americanos que construíram pistas de aeroportos e estradas de acesso durante a 2ª Guerra Mundial (Belém, Fortaleza, Natal, Recife, Maceió e Salvador) - CBR INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 57

58 Histórico Brasileiro km de rodovias pavimentadas, uma das menores extensões da América Latina 1945 Rodovia Rio - Bahia 1950 Pavimentação da Rio - São Paulo (Dutra): Sem estudo geotécnico, com espessuras constantes de 35cm (20cm de base de macadame hidráulico e 15cm de um revestimento de macadame betuminoso por penetração dosado pela regra a quantidade de ligante é a que o agregado pede. Melhoria das estradas vicinais INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 58

59 Histórico Brasileiro 1959 Criação da Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv) 1960 Fim do Governo de Juscelino Kubischekcriação de Brasília Estradas radiais e Plano Nacional de Viação Malha ferroviária totalizava km 1964 Alguns projetos de pavimentação do Governo militar: Transamazônica Ponte Rio - Niterói INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 59

60 Histórico Brasileiro km de rodovias pavimentadas: km federais e km estaduais e municipais km de rodovias pavimentadas (maior extensão da América Latina) Malha ferroviária: km 1996 Início do programa de concessões km de rodovias pavimentadas km federais km de rodovias não pavimentadas (federais, estaduais e municipais) Malha ferroviária: km INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 60

61 Histórico Brasileiro km de rodovias pavimentadas km federais km de rodovias não pavimentadas (federais, estaduais e municipais) Malha ferroviária: km Produção de Asfalto: t/ano SITUAÇÃO ATUAL (2010) Condição precária em grande parte da malha federal, muitos acidentes geotécnicos, quedas de pontes, taludes, etc Alguns estados tem ampliado sua malha e introduzido novas técnicas de pavimentação INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 61

62 SITUAÇÃO ATUAL NO BRASIL PESQUISA CNT DE RODOVIAS / 2010 Rede implantada no auge da construção (décadas de 60 e 70) está se deteriorando intensamente. Condição atual de maior parte da rede é de regular a ruim com tendência a deterioração acelerada A reabilitação da rede exige recursos três a cinco vezes superior do que custaria a conservação no momento oportuno. INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 62

63 SITUAÇÃO ATUAL NO BRASIL apesquisa CNT DE RODOVIAS 2010 Fonte: DNIT 2000 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 63

64 SITUAÇÃO ATUAL NO BRASIL apesquisa CNT DE RODOVIAS 2010 Boletim Estatístico Boletim Novo Principais Dados Boletim Econômico Relatório Gerencial 11- Análise Sócio econômica das rodovias Fonte: DNIT 2000 INTRODUÇÃO À PAVIMENTAÇÃO / 64