2.3 Métodos de dimensionamento para pavimentos flexíveis
2.3.1 Métodos brasileiros vigentes e suas limitações
Segundo pesquisa realizada pela Concessionária da Rodovia Osório Porto Alegre
S/A -CONCEPA e pela Agência Nacional de Transportes Terrestres - ANTT (2009), devido à
escassez das normas brasileiras, vários métodos de projetos são empregados no Brasil.
Projetistas e organismos rodoviários estabelecem suas próprias diretrizes e, portanto, não há
uniformidade nas considerações dos principais parâmetros de projeto, tais como dados de
tráfego, caracterização de materiais, condicionantes climáticas, entre outros.
A metodologia de projeto mais utilizada no Brasil é a de dimensionamento do
extinto DNER (mantido atualmente pelo DNIT). Este método empírico se baseia nos critérios
do CBR, nos trabalhos de Turnbull, Foster e Alhvin (1962), pertencentes ao organismo United
States Army Corps of Engineers (USACE) e nos dados da pista experimental da AASHTO.
Portanto, por meio da simulação dos efeitos de repetições de carga, expresso em número de
solicitações de eixo-padrão de 18.000 libras (80 kN), conforme os fatores de cargas da
metodologia USACE e dos valores de CBR dos materiais, pode-se determinar a espessura das
camadas do pavimento equivalente em material granular (DNIT, 2006a).
Atualmente, no dimensionamento brasileiro para pavimentos flexíveis, utiliza-se
dois processos distintos. Primeiramente, a estrutura do pavimento é dimensionada
empiricamente e, posteriormente, essa mesma estrutura é submetida à verificação mecanicista,
onde as espessuras são ajustadas para atender ao período de projeto previsto. Nesse cálculo,
consideram-se os materiais segundo dois comportamentos tensão-deformação distintos, quais
sejam o comportamento elástico-linear e o comportamento elástico-não linear.
Várias ferramentas estão disponíveis para a análise de tensões-deformações, como
o ELSYM 5, que é uma das mais difundidas no Brasil. As respostas estruturais levam a solução
de transformação integral para a análise estática de um sistema homogêneo, isotrópico, elástico
linear de várias camadas, sujeito a uma carga circular de pressão de contato uniforme. Desta
forma, o programa analisa o sistema elástico linear com camadas finitas e subleito semi-infinito.
No primeiro processo, a determinação das espessuras equivalentes em material
granular para proteção do subleito é realizada por meio de um ábaco de dimensionamento ou
de inequações sucessivas. Essa ferramenta permite calcular as espessuras das camadas,
conhecendo-se o suporte do subleito (CBRSL) e o tráfego (número N). Nesse processo, são
recomendadas espessuras mínimas para o revestimento asfáltico em função do tráfego.
O segundo processo suplementa o primeiro, isto é, emprega-se as verificações
mecanicistas, a fim de confirmar as espessuras obtidas empiricamente. Para isso, elege-se uma
equação de fadiga e outra de ruptura, dentre as várias disponíveis nas literaturas brasileira e
internacional, ou as recomendadas nos manuais de projeto, de modo a obter um número de
repetições de carregamento para prevenir as deformações e a fadiga (Nf), provenientes da tensão
ou da deformação da camada analisada.
Outro método de dimensionamento é o Método da Resiliência contido no Manual
do DNER (1996). Pode-se dizer que é um procedimento mecanístico-empírico, baseado nos
modelos de fadiga de misturas asfálticas, no comportamento resiliente de solos finos e de
materiais granulares e no cálculo de tensões e deformações, considerando a teoria da
elasticidade não linear, conforme citado na instrução IP-DE-P00/001 do Departamento de
Estrada de Rodagem do Estado de São Paulo - DER/SP (2006a) e descrito no estudo da
CONCEPA e ANTT (2009).
No Brasil, a análise mecanicista foi oficialmente implementada no
dimensionamento de pavimentos pelas instruções de projeto para pavimentos urbanos, em
2004, conforme a instrução “Análise mecanicista à fadiga de estruturas de pavimentos - IP-
08/2004” da Prefeitura do Município de São Paulo - PMSP (2004a).
Os manuais brasileiros para dimensionar pavimentos flexíveis mais empregados e
referenciados por organismos governamentais ou privados, responsáveis pelo sistema de
transportes, são: o DNIT (2006a) direcionado as rodovias federais; o DER/SP (2006a) para
rodovias, acessos e vicinais pertencentes ao Estado de São Paulo e a PMSP (2004a) para as vias
urbanas pertencentes ao município de São Paulo. Normalmente, outros manuais têm como base
o método do DNER com algumas reformulações, como o da Agência Goiana de Infraestrutura
e Transportes - GOINFRA, antiga Agência Goiana de Transportes e Obras - AGETOP que
instituiu padronização para aceitação de projetos através das instruções de projeto IP-09 (2018a)
e IP-10 (2018b) e Manual de Pavimentação Urbana - IT-02 (2016).
O DER/SP estabeleceu uma metodologia para a elaboração dos projetos de
recuperação das estradas vicinais, que consiste no cadastro detalhado dos principais defeitos, e
no processamento desses dados para a definição e quantificação dos serviços necessários à sua
restauração. A avaliação é baseada na metodologia para a definição do conceito do estado do
pavimento, obtida na IP-DE-P00/004 - Avaliação de Pavimentos Flexíveis e Semirrígidos,
Instrução de Projeto do DER/SP (2006b). Essa metodologia de avaliação foi adotada no
Programa de manutenção e conservação da rede de rodovias vicinais paulista, PRÓ-VICINAIS.
A Tabela 2.5 apresenta, de forma sintetizada, a descrição de três manuais de
projetos vigentes, o do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT,
(2006a), o do DER/SP (2006a) e o da PMSP (2004a), para o uso no dimensionamento de
pavimentos flexíveis.
Tabela 2.5 – Guias de projeto utilizados no Brasil para dimensionar pavimentos flexíveis
Fonte: Adaptada das referências citadas na Tabela.
No que se refere aos parâmetros de rigidez da camada asfáltica (Espessura e Módulo
de Resiliência ou Elasticidade), os três manuais preconizam espessuras mínimas do
revestimento para cada nível de tráfego e faixas de módulo para cada camada asfáltica, porém,
o Manual do DNIT (2006a) não estima o valor do módulo (MR ou ESL), mas recomenda a
execução de ensaios para sua determinação. Os valores estimados encontram-se na Tabela 2.6.
Tabela 2.6 – Estimativa dos parâmetros para o revestimento asfáltico
Fonte: Adaptada das referências citadas na Tabela.
A instrução da PMSP (2004a) determina o intervalo de módulo (EREV) para outros
tipos de materiais asfálticos, comuns na utilização em camadas de pavimento para vias urbanas,
tais como camadas de ligação com Binder e Pré Misturado a Frio - PMF, bases compostas por
Macadame Betuminoso - MB e revestimento com PMF para vias com tráfego leve.
Publicação/
Referência
Orga-
nismo
Objetivo
Metodologia
Procedimento para
dimensionar
Aplicação
IP-DE-P00/001
DER (2006)
DER/SP Instrução de Projeto para
padronizar os
procedimentos a serem
adotados para elaboração
de projeto de pavimentação
no âmbito do DER/SP.
DNER e
DER/SP:
Empírico e
Mecanicista
Determinar as
espessuras das
camadas e verificar
na mecanicista as
camadas críticas.
Para qualquer
rodovia, vias e
acessos inseridos
dentro da faixa de
domínio do
DER/SP.
IPR -719
DNIT (2006)
DNIT
Manual de Projeto para
orientar no âmbito da
Engenharia Rodoviária,
relacionada com a área de
pavimentos asfálticos.
DNER:
Empírico e
Mecanicista
Determinar as
espessuras das
camadas e verificar
na mecanicista as
camadas críticas.
Para qualquer
rodovia, vias e
acessos no
âmbito federal.
IP-05-2004;
IP-08-2004
PMSP (2004)
PMSP
Instrução de Projeto para o
dimensionamento de
pavimentos flexíveis de vias
urbanas do município de
São Paulo, submetidas ao
tráfego meio pesado,
pesado, muito pesado e
faixas exclusivas de ônibus.
DNER:
Empírico e
Mecanicista
Eleger a estrutura
de pavimento do
catálogo ou
determinar as
espessuras das
camadas e
verificação
mecanisiocta das
camadas críticas.
Vias urbanas
pertencentes ao
Município de São
Paulo.
PARÂMETROS
TIPOS
PMSP (2004) DER/SP (2006) DNIT (2006)
Concreto Asfáltico (CA)
3.000 ≤ E
CA