ESTRADAS DE RODAGEM II
PAVIMENTAÇÃO
2009
ESTRADAS DE RODAGEM II




Docente(s): Fernando Nogueira
Carga horária teórica: 60 horas
Crédito: 4
Ementa:
Introdução. Construção da Superestrutura de Rodovias. Noções de
Pavimentos Rígidos. Materiais para Pavimentação. Dimensionamento do
Pavimento Flexível. Noções sobre Drenagem.

Bibliografia básica:
- Bernucci, L.B.; Motta, L.M.G.; Ceratti, J.A. P.; Soares, J.B. Pavimentação Asfaltica:
Formação
Básica para Engenheiros. Petrobrás. ABEDA. RJ. 2006.
- Senço, W. - Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. 1. Ed. Pini. 2000.

Bibliografia Complementar:
- DNIT. Ministério dos Transportes. Publicação IPR 719. Manual de Pavimentação.
2006.
- DNIT. Ministério dos Transportes. Publicação IPR 724. Manual de Drenagem. 2006.
- SENÇO, W. - Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. 2. Ed. Pini. RJ. 2001.
- DNIT. Ministério dos Transportes. Manual de Implantação Básica. 1996.
- SANTANA, H. Manual de Pré-Misturados a Frio. I.B.P.-Comissão de Asfalto. 1a Ed.
RJ. 1992.
- Informações Básicas sobre Materiais Asfalticos. I.B.P. 4a Edição. RJ. 1990.
- FRAENKEL, B. B. - Engenharia Rodoviária. Ed. Guanabara Dois. RJ . 1980.
- BATISTA, C. N. - Pavimentação . Vols. 1, 2, 3. Editora Globo. Porto Alegre. 1979.
- SOUZA, M. L. - Pavimentação Rodoviária. MT – DNER - IPR. RJ. 1976.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
I – CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS PAVIMENTOS
1.1 Definição. Cargas. Distribuição das pressões
1.2 Classificação dos Pavimentos
1.3 Composição do pavimento
1.4 Noções sobre pavimento rígido
1.5 Pavimento flexível.
II –MATERIAIS PARA PAVIMENTAÇÃO
2.1 Solos e Agregados. Ensaios.
2.2 Materiais betuminosos.
2.3 Ensaios e Especificações.
2.4 Usinas
III - ESTUDO DO SUBLEITO
2.1 Estudos de campo e Laboratório.
2.2 Áreas de empréstimos.
IV - DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS
5.1 Métodos de dimensionamento
5.2 As cargas rodoviárias.
5.3 Dimensionamento pelo Método do DNIT.
5.4 Projeto de Pavimento
V – NOÇÕES SOBRE DRENAGEM
6.1 Estudos hidrológicos.
6.2 Tipos de Drenagem.
6.3 Dimensionamento de dispositivos superficiais
6.4 Drenagem Subterrânea
I – CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA
DOS PAVIMENTOS
Introdução : Origem dos caminhos
 O Homem pré-histórico: busca de alimentação e água – deixar os
caminhos entre caverna e campos de caça ou poços de água – condições de
permitir sua passagem o mais rápido possível.
Estava assim, atendendo ao principio fundamental do transporte:
“Melhorar o caminho por onde devia passar, quando tinha
necessidade de se deslocar periodicamente entre pontos extremos
e intermediários.”
 – Uso do animal: deram um passo adiante nessa evolução- rendimento
das viagens – melhorias que teve que introduzir nos caminhos.
 – Atrelou um rústico veículo a esse animal: melhorando o rendimento
das viagens – melhorando ainda mais os caminhos – invenção mais
importante no ramo dos transportes: a RODA.
– Ataque à natureza – o homem era inteiramente condicionado pelo meio
ambiente e pela topografia dos terrenos por onde circulava. Maiores volumes
e maiores cargas a serem transportadas com maior freqüência a distancias
cada vez maiores, obrigou o homem a procurar exercer controle sobre o
meio, alterando os caminhos, cortando, aterrando e construindo obras de
passagem sobre cursos d’água.
 - Vias duráveis : Com o aumento da freqüência das viagens os caminhos
e estradas precisavam ser transitáveis em qualquer época do ano.
 – Revestimento do leito carroçável : dar estabilidade a via inclusive na
época de chuvas.
Regra básica:
-Terrenos arenosos: oferecem boas condições nas chuvas e excessiva poeira
nas secas;
- Terrenos argilosos: oferecem boas condições nas secas e lama nas chuvas;
Introdução
Estabilização – misturar areias e argilas, em proporções
tais que as argilas evitem o aparecimento de poeira nos
terrenos arenosos, nas secas, e as areias evitem o
aparecimento de lama nos terrenos argilosos, nas chuvas.
A busca de melhores materiais para a estabilização
levou a utilização de revestimentos de pedras, de misturas
betuminosas ou de concreto de cimento – a
PAVIMENTAÇÃO – atendendo assim outro principio
fundamental na evolução dos transportes:
A necessidade de que os deslocamentos sejam
possíveis em qualquer época do ano –
estabilização do leito das estradas.
A estrutura que se constrói sobre o leito de terra
pode variar quer no que se refere a espessura, aos materiais
utilizados, em consonância não só com as solicitações, mas,
também com a própria função que a estrada está exercendo
ou deverá exercer.
O que é um pavimento ?
 ESTRUTURA construída
após a 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 a
comodidade e
segurança;
 Resistir aos esforços
horizontais que nela
atuam, tornando mais
durável a superfície de
rolamento.
Transmissão das cargas ao pavimento
Q/2
q
a
q
a   r2
Q/2
  r2
 Q/2 

r  


q


1/ 2
Q = Carga transmitida
pelo eixo
q = pressão de contato
r = raio da área circular
de contato
Exemplo 1: Adotando uma pressão de contato de q = 7 Kgf
/
e uma carga de roda Q / 2 = 5000 Kgf, que é o limite
máximo permitido pela Legislação Brasileira, calcular o raio da
área circular de contato.
cm2
r=
5000
½
---------3,14 x7

r = 15 cm
Distribuição das Pressões
Z


1

q
2


z
 1   r   tg . 
 









Condição de equilibrio:
Q/2 = q .  . r2 = z .  . (r + s)2
Rs = Resistência do Subleito
Rs  Z

Estável
z = pressão no subleito (Kqf / cm2);
q = pressão de contato (Kgf / cm2);
z = espessura do pavimento (cm);
r = raio da área circular de contato
(cm);
 = ângulo de distribuição de pressão
Exemplo 2 - Considerando uma carga por eixo simples Q
= 10 tf, aplicada segundo um círculo de raio r = 15 cm,
resultando numa pressão de contato q = 7 Kqf / cm2 em
um pavimento de espessura Z = 20 cm, a pressão aplicada
no subleito será. Adotar  = 45 º.




1


Z  7
2
 1   20   tg .45 
 
   15 
 

 Z  1,3kgf / cm 2
Tipos de pavimentos
Rígidos: placas
de concreto de
cimento Portland
Semi-rígidos: são
estruturas mistas
revestidas de camada
asfáltica e com base
estabilizada quimicamente
(cal, cimento)
Ex: uma camada de solo
cimento revestida por
uma camada asfáltica.
Flexíveis:
revestido de
camada asfáltica e
com base de brita
ou solo
Pavimento Rígido





Constituído por uma placa de concreto de cimento
Portland (PCCP), que pode ser simples, armado ou
protendido.
Possui elevada rigidez em relação às camadas
inferiores, absorvendo praticamente todas as tensões
provenientes do tráfego.
A laje de concreto desempenha simultaneamente
o papel de revestimento e de base, resistindo à
abrasão do tráfego, diluindo as tensões de tal maneira
tornando-a compatível com a resistência do subleito.
Rompem por tração na flexão, quando sujeitos a
deformações.
A sub-base, geralmente 10 cm de material
granular ou solo-cimento, garante um suporte uniforme
e evita o fenômeno do bombeamento (“pumpking)
Calçamentos de pedra
•
•
Pedra poliédrica regular
(Paralelepipedos-cerâmica
ou madeira).
rejuntados com produtos
asfálticos ou argamassa de
cimento
• Pedra poliédrica irregular assentados
manualmente
sobre um colchão de areia,
sem base.
Distribuição das cargas
- Alta dissipação das pressões
- Alto modulo de rigidez:
Er 


Er  350.000 kgf/cm2
T
- Tensão de tração na flexão
Variações volumétricas do concreto
o Reação química do cimento
o Temperatura
o Umidade
Expansão e Contração da Placa 
Fissuras
Trincas ou
Juntas transversais
• Construídas no sentido
da largura da placa de
concreto.
• de retração (ou
contração)
• de retração com
barras de
transferência
• de construção
• de expansão ou
dilatação
Barras de transferência ou passadores
São barras de aço comum,
dispostas em toda extensão da
junta,
para
que
haja
transferência da carga para a
placa contígua.
 = ¾” a 1”
Comprimento da barra = 60 cm.
Seção Transversal Típica de Pavimento
Rígido
Seção Transversal Típica de Pavimento
Rígido
DIMENSIONAMENTO
FUNDAÇÃO
TRÁFEGO
CONCRETO
PCA
CBR
Contagem e Classificação
Resistência
- Portland Cement Association
 PCA/66 - utiliza a tensão de tração na flexão como
parâmetro para o dimensionamento do pavimento de
concreto através da resistência do concreto à fadiga
 PCA/84 - leva em consideração além dos critérios do
PCA/66, a existência de acostamento de concreto, barras de
transferência, o tamanho das placas e a resistência a
erosão.
 AASHTO /1993
Pavimento Flexivel
Pavimento - Estrutura construída sobre a terraplenagem e
destinada, técnica e economicamente, a resistir aos
esforços oriundos do tráfego e a melhorar as condições de
rolamento.
Camada de Terraplenagem
Aplicação de
Revestimento
Processo de
Aplicação
Comportamento Estrutural do
Pavimento Flexível
 Pavimento solicitado por uma roda pneumática com
carga Q/2, se deslocando com velocidade V, recebe
uma tensão vertical de compressão (q) e uma tensão
horizontal de cisalhamento ().
 A tensão q é diluída pelo pavimento, de modo que
o subleito recebe uma tensão bem menor “p1 “- que
deve ser compatível com a resistência do mesmo.
 A tensão de cisalhamento ( o ) agindo na superfície
do pavimento exige que a mesma apresente uma
coesão mínima (cp).
Comportamento Estrutural do
Pavimento Flexível
Deformação excessiva 
as tensões de tração e
cisalhamento podem levar a ruptura do pavimento. O atrito interno
e a coesão do ligante não são mais suficientes para garantir a
estabilidade. O pavimento se rompe e as deformações se tornam
permanente nas diferentes camadas.
As tensões geradas no subleito, por efeito das cargas, podem
romper o pavimento.
O aparecimento das bacias de deformações sob as rodas dos
veículos levam a estrutura a deformar-se permanentemente e ao
rompimento por fadiga.
Assim, os pavimentos são dimensionados a compressão e a
tração na flexão.
Seção Transversal típica
Camadas constituintes
(Reforço; Subbase, Base;
Revestimento)
Regularização:
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.
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.
Exemplos:
brita graduada ou corrida (tratada ou não com cimento),
macadame hidráulico ou betuminoso,
solo
estabilizado
granulometricamente,
solo-brita,
solo-cimento,
solo-cal
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
Coesiva
 Sem Aditivo
 Com ligante ativo
 Solo; Solo-brita;
Brita graduada.
 Com aditivo
 Solo melhorado
com cimento; Solo
melhorado com cal.
Base Granular: Não tem
coesão, não resiste à
tração, dilui as tensões de
compressão, principalmente
devido a sua espessura.
 Solo-cimento; Solocal; Concreto rolado.
 Com ligante asfáltico
 Solo-asfalto;
Macadame asfáltico;
Mistura asfáltica.
Base Coesiva: Dilui as
tensões de compressão
também devido a sua
rigidez, provocando uma
tensão de tração em sua
face inferior.
Base e Sub-base
Brita graduada
Pedra poliédrica
Solo-Cal
Solo-Cimento
Revestimentos flexíveis
 Constituídos por associação de agregados e materiais
betuminosos.
Concreto betuminoso:
-Mistura de agregados, satisfazendo rigorosas especificações, e o
betume devidamente dosado.
-Feita em usina, com rigoroso controle de granulometria, teor de
betume, temperaturas do agregado e do betume, transporte,
aplicação e compressão.
Pré-misturado a quente:
Mistura, obtida em usina, de agregados e asfalto.
As especificações são menos rigorosas do que as do concreto
betuminoso
Pré-misturado a frio:
Mistura de agregado e asfalto, onde o agregado é empregado à
temperatura ambiente.
É um produto menos nobre que o pré-misturado a quente e o concreto
betuminoso.
Tratamentos superficiais:
Aplicação de uma ou mais camadas de agregados ligadas por pinturas
betuminosas.
•
•
•
•
Simples:
uma camada de agregado e uma pintura de betume;
Duplos:
duas camadas de agregado e duas pinturas de betume;
Triplos:
três camadas de agregado e três pinturas de betume;
Quádruplos: quatro camadas de agregado e quatro pinturas de betume.
Pavimento Rígido e Flexível
DIFERENÇAS
CONCRETO
ASFALTO
• As Técnicas de projetos são
praticamente invariáveis.
• Maiores resistências mecânica e a
abrasão; a resistência mecânica do
material aumenta com a idade.
• Estruturas
menores
de
pavimentação (no máximo duas
camadas.
• Maior vida útil (mínima de 30 anos).
• A qualidade da superfície é mantida
ao
longo
de
muitos
anos,
conservando integra a superfície do
pavimento.
• Pequena
necessidade
de
manutenção e conservação, o que
mantém o fluxo de veículos sem
interrupções.
• Resiste a ataques químicos (óleos,
graxas, combustíveis).
• Os Métodos de dimensionamento
são muito variáveis.
• O pavimento deforma e se
deteriora, prejudicando o conforto e a
segurança. A resistência tende a
diminuir principalmente em climas
quentes.
• Requer maior escavação e maior
movimento de terra e estrutura de
camadas múltiplas.
• Vida útil máxima de 10 anos (com
manutenção pesada).
• Os
buracos
(panelas)
,
afundamentos e trilhas de roda são
freqüentes e causam danos aos
veículos e tráfego.
• Necessidade de manutenção e
reparações rotineiras, com prejuízos
ao tráfego e custos elevados.
• É fortemente afetado pelos mesmos
produtos.
DIFERENÇAS
CONCRETO
ASFALTO
• Custo inicial (construção), para uso
em vias de tráfego médio e pesado, é
normalmente igual ou maior do que o
flexível.
• Custo final (no decorrer da vida útil)
é normalmente menor do que o
flexível.
• Melhor difusão de luz, o que permite
até 30% de economia nas despesas
de iluminação da via.
•Maior distancia de visibilidade
horizontal
proporcionando
maior
segurança.
•Melhor distribuição de pressões à
fundação.
Suporta facilmente
sobrecargas imprevistas e tráfego
intenso e canalizado.
• Melhores
características
de
drenagem superficial: é praticamente
impermeável, escoa melhor a água
superficial e as estruturas de
drenagem são mais simples.
 Os pavimentos flexíveis não tem a
mesma durabilidade dos pavimentos
de concreto.
 Custo final, considerando o
mesmo período de vida útil dos
pavimentos rígidos, é bastante alto.
 De cor escura; não há reflexão de
luz. Maiores gastos com iluminação.
 A visibilidade é bastante reduzida
durante a noite ou em condições
climáticas adversas.
 Sobrecargas imprevistas e tráfego
canalizado danificam a estrutura do
pavimento, inclusive o subleito.
 Absorve a umidade com rapidez e,
devido à textura superficial, retém a
água, o que requer maiores
caimentos e sistema de drenagem
mais eficientes.
 Altas temperaturas ou chuvas
abundantes produzem perda de
material.