PTR – 4 5 3 Const r uçã o e Pa vim e nt a çã o
Prof. José Tadeu Balbo
T e r m i n o l o g i a d o s M a t e r i a i s
A estrutura de pavim ento é concebida, em seu sentido puram ente estrutural, para receber e transm itir esforços; para que funcione adequadam ente, todas as peças que a co m põe devem t rabalhar a deform ações com patíveis com sua natureza e capacidade portante, isto é, de m odo que não ocorram processos de ruptura ( pelo m enos de form a prem atura e inadvertida) nos m ateriais que constituem as cam adas do pavim ent o.
As cargas são t ransm itidas de form a aliviada à fundação tam bém de m aneira criteriosa, de form a que não ocorram recalques incom patíveis com a utilização da estrutura, ou m esm o rupturas na fundação, gerando estados de tensão não previstos inicialm ente nos cálculos e que induzem toda a est rut ura ao m au com port am ent o e à degradação acelerada.
Tão- som ente tentando um a definição, diz - se que o pavim ento é um a estrutura com posta por cam adas sobrepostas de m ateriais com pactados e assent adas sobre o subleit o do corpo est radal.
Cada um a das cam adas do pavim ento possui um a ou m ais funções específicas, sendo que o conj unto das m esm as deve proporcionar aos veículos as condições adequadas de suport e e rolam ent o em qualquer condição clim át ica.
As cargas aplicadas sobre a superfície do pavim ento acabam por gerar determ inado estado de tensões na estrutura, que m uito dependerá do com portam ento em cam po de cada um a das cam adas. Deve ser recordado que as cargas são aplicadas por veículos, sendo portanto cíclicas ( repet it ivas) .
Em linhas gerais pode- se dizer que as cargas geram esforços solicitantes verticais e horizontais. Os esforços verticais podem ser reduzidos a solicitações de com pressão e de cisalham ento; os esforços horizontais podem inclusive solicitar certos m ateriais à tração. Com o t ais solicit ações podem condicionar um a escolha de cam adas?
Considere- se, por exem plo, um a cam ada de m aterial britado com pactado sobre o subleito. Esta cam ada poderia suportar as tensões verticais aplicadas sobre si; entretanto, não resistiria às tensões horizontais oriundas de um a carga cinem ática aplicada diretam ente sobre sua superfície ( além de não ser im perm eável, o que poderia ser desejável ou não). Um revestim ento é então necessário sobre um a base granular para absorver determ inados esforços que não são com patíveis com as funções estruturais da m esm a.
Que nom es devem ser dados a estas cam adas seria um a dúvida básica. De um a form a m ais com pleta possível, o pavim ento possui as seguintes cam adas: revestim ento, base, sub- base, reforço do subleito e subleito, sendo este últim o a fundação e parte integrante da estrutura ( Figura 1.1) Dependendo do caso o pavim ento poderá não ter cam adas de base, sub- base ou reforço; revestim ento, nem que sej a prim ário e fundação (subleito) são condições m ínim as para que a estrutura sej a cham ada de pavim ento, razão pela qual descarta- se por com pleto o em prego do term o “ pavim ento sobre pont e” .
Figu r a 1 .1 Cam adas constituintes de um pavim ento
O revestim ento deverá, dentre outras funções, receber as cargas, estáticas ou dinâm icas sem sofrer por si só grandes deform ações ou desagregação de com ponentes ou ainda perda de com pactação, devendo portanto ser com posto de m ateriais bem aglutinados ou dispostos de m aneira a evitar sua m ovim ent ação horizont al.
Alguns m ateriais perm item tais condições: pedras cortadas j ustapostas, paralelepípedos, blocos pré - m oldados de concret os, concret o de cim ent o Port land, concret o com pact ado com rolo, t rat am ent os superficiais bet um inosos e m ist uras bet um inosas em geral.
Quanto ao subleito, os esforços im post os sobre sua superfície serão aliviados em sua profundidade. Deve-se portanto, ter m aior preocupação com seus estratos superiores onde os esforços solicitantes serão de m aior m agnitude. O subleito será constituído de m aterial natural consolidado, por
exem plo nos cortes do corpo estradal, ou por um m aterial transportado e com pact ado no caso dos at erros.
E com o se com põe as cam adas interm ediárias dos pavim entos? Adm ita- se um dado subleito com posto de solo com pequena resistência aos esforços verticais que ocorreriam sobre sua superfície. Ora, neste caso é preciso pensar em se executar sobre o subleito um a cam ada de solo com m elhor qualidade, que sirva com o um reforço sobre sua superfície, de m aneira que a fundação receba esforços de m enor m agnitude , com patíveis com sua resist ência.
I sto não é obrigatório, m as geralm ente procura - se fazer por razões de viés econôm ico, pois subleitos de resistência m uito baixa exigiriam , do ponto de vista de projeto, cam adas m ais espessas de base e sub - base. Logicam ent e, o reforço do subleito por sua vez resistirá a solicitações de m aior ordem de grandeza, respondendo parcialm ent e pelas funções do subleit o.
Assim , pode- se concluir que os esforços verticais transm itidos ao subleito devem ser com pat íveis com sua capacid ade superficial de resisti- los. Esta assertiva é naturalm ente válida para qualquer outra cam ada superior do pavim ent o.
Para aliviar as pressões sobre as cam adas de solo inferiores, surgem tam bém as cam adas de base e sub- base, que tam bém podem ter papel im portante na drenagem sub- superficial dos pavim ent os.
Quando a cam ada de base exigida para desem penhar tal função (m elhor distribuir os esforços para cam adas inferiores) é m uito espessa, procura- se por razões de natureza construtiva e econôm ica dividi- la em duas cam adas, criando- se assim um a sub- base.
As bases podem ser constituídas por solo estabilizado naturalm ente, m isturas de solos e agregados (solo - brita) , brita graduada, brita graduada tratada com cim ento, concreto com pactado com rolo, solo estabilizado quim icam ent e com cim ent o ou bet um e, et c.
Para as sub- bases podem ser utilizados os m esm os m ateriais citados para o caso das bases. No caso de solos estabilizados quim icam ente, de m aneira geral os teores em peso de agentes aglom erantes são m enores. Os revestim entos betum inosos, com o é o caso das bases, poderão ser subdivididos em duas ou m ais cam adas por razões técnicas, construtivas e de cust o.
Na Tabela 1.1 são apresentados os tipos m ais com uns de m ateriais encontrados nas cam adas de pavim entos com sua respectiva abreviatura norm alm ente em pregada no m eio rodoviário. Na Tabela 1.2 são apresentadas as aplicações dos m ateriais referidos em cam adas de pavim ent os.
Um aspecto im portante deve ser recordado quanto ao em prego dos term os base e sub- base, no caso dos pavim entos de concreto. Não é incom um engenheiros atribuírem o nom e de sub- base à cam ada im ediatam ente inferior a um a placa de CCP. A razão de tal fato reside em um a justificativa de que a placa de CCP já faria o papel de revestim ento e de base sim ultaneam ente, o que não se pode concordar pois o papel da base não pode ser tom ado com o m eram ente estrutural, m as tam bém hidráulico no caso de m at erial granular.
Outra j ustificativa para tal fato talvez sej a um apego ao passado quando então se prescrevia tal term inologia. Modernam ente nos congressos e
revistas internacionais o term o base é em pregado indistintam ente para aquela cam ada subj acente à placa de CCP ou CCR, razão pela qual adota- se neste texto, quando necessário for, esta term inologia.
Ta b e la 1 .1 Tipos m ais com uns de m ateriais encontrados nas cam adas de pavim entos
M a t e r ia l ou M ist u r a N om e n cla t u r a Ab r e v ia t u r a
Concret o Asfált ico CA
Lam a Asfált ica LA
Macadam e Bet um inoso MB
Micro- Concret o Asfált ico MCA
Pré- Mist urado a Frio PMF
Pré- Mist urado a Quent e PMQ
Solo- Bet um e SB
Trat am ent o Superficial Duplo TSD Trat am ent o Superficial Sim ples TSS Asfált icos
Trat am ent o Superficial Triplo TST Concr et o Aut o- Nivelant e CAN Concret o Com pact ado com Rolo CCR Concret o de Cim ent o Port land CCP Concret os
Concret o de Elevada Resist ência CER Brit a Graduada Trat ada com Cim ent o BGTC
Solo Melhorado com Cim ent o SMC Solo- Br it a- Cim ent o SBC Cim entados
Solo- Cim ent o SC
Base Telford BT
Bica Corrida BC
Brit a Graduada Sim ples BGS
Macadam e Hidráulico MH
Macadam e Seco MS
Solo Arenoso Fino Lat erít ico SAFL Solo Argiloso Lat erít ico SAL Solo Lat erít ico Concrecionado SLC
Solo Saprolít ico SS
Granulares e Solos
Solo- Br it a SB
Ta be la 1 .2 Aplicações dos m at eriais referidos em cam adas de pavim ent os
Ca m a da Asfá lt ico Con cr e t o Cim e nt a do Gr a n u la r e s e Solos
Revest im ent o
CA LA MCA
PMF PMQ TSD TSS TST
CAN CCR CCP CER
Trat am ent o prim ário com cravação de brit a
ou cascalho sem cont role de granulom et ria
Base
MB PMF PMQ SB
CCR
CCP BGTC
SBC SC
BT BC BGS
MH MS SAFL
SAL SLC SS SB
Sub- base
SB PMQ
BGTC SMC SBC SC
BT BC BGS
MH MS SAFL
SAL SLC SS SB Refor ço
SMC SAFL
SAL SLC SS
A Qu e st ã o d o Su b le it o
Para se tentar abordar de um a m aneira sim ples, m as conceitual, de que form a um pavim ento flexível responde m ecanicam ente às ações verticais im post as, pode- se recorrer ao m odelo apresent ado na Figura 1.2.
As cam adas de revestim ento, base e subleito, são neste m odelo adm itidas com o m olas com rigidez decrescente. Sob a ação de um a carga a m ola de m enor rigidez fica suj eita a m aior deform ação quando trabalham conj unt am ent e.
Logicam ente o m odelo não representa a realidade se pensado em term os de tensão sobre cada cam ada, pois neste caso todas as m olas ficam sujeitas a esforços de com pressão idênticos, o que não é verdade no sist em a real ( Figura 1.3) .
Figu r a 1 .2 Modelo hipotético de um pavim ento flexível
Figu r a 1 .3 Dist ribuição de t ensões no pavim ent o flexível
Contudo o m odelo é útil para elucidar a preocupação im ediata com a deform ação vertical excessiva que pode ocorrer no subleito, com parado às
dem ais cam adas, um a vez que norm alm ente o solo do subleito é o m aterial com piores características quanto à deform ação.
É im portante com preender que em bora cada um a das cam adas apresente independentem ente um a dada deform ação vertical, a deform ação total da estrutura será o som atório das deform ações parciais sofridas por cada um a das cam adas.
Tendo em vist a que t odas as cam adas t rabalham em conj unt o e de form a solidária, o deslocam ento total sobr e a base do pavim ento é tam bém condicionado pela deform ação do subleito, que pode ser incom patível com a capacidade de deform ação da base, gerando um estado de tensões que levariam a m esm a a apresent ar com port am ent o anôm alo.
Desde o início do século XX, com o crescim ento da indústria autom obilística e a evidente necessidade de se pavim entar grande quantidade de vias, ao m enos para perm itir um a m elhor traficabilidade, os subleitos tornaram- se o ponto central de análise para serem tom adas decisões quanto ao pavim ento m ais adequado a cada caso, dando ensej o ao prim eiro m odelo em pírico de dim ensionam ento de pavim entos flexíveis ( CBR, em 1929) , quando então t om ou-se com o critério predom inante de ruptura a deform ação plástica excessiva do subleit o.
É im portante neste ponto realizar um contraponto entre os pavim entos flexíveis e aqueles ditos rígidos quanto à tal questão. O m odelo hipotético apresentado na Figura 1.3 anteriorm ente poderia intuir o entendim ento quanto ao com portam ento de um pavim ento flexível, que a bem da verdade seria no sist em a real um sólido elást ico, por exem plo.
As placas de concreto com um a espessura e com prim ento tal que as tensões de cisalham ento verticais tornem - se desprezíveis (placas
