REVISÃO SISTEMÁTICA DA APLICABILIDADE DA PAVIMENTAÇÃO RÍGIDA E FLEXÍVEL EM RODOVIAS

RESUMO

Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas e finalidades com o objetivo, técnica e economicamente, de suportar tráfego viário e suas solicitações externas, proporcionando segurança e fluidez aos que utilizam. Tendo em conta a evolução e aprimoramento de tecnologias para sua implantação, dois são os modelos mais comum: Pavimento Rígido e Pavimento Flexível. Neste artigo objetiva-se uma revisão sistemática da comparação de ambos os pavimentos, de acordo com grande autores e publicações do tema. A metodologia se deu pela coleta destes conceitos e análises, subdividindo-se na explicação de cada um dos métodos e, posteriormente, as vantagens e desvantagens dos mesmos na sua aplicação e duração, visto que a ideia de pavimentação é em busca de um melhor custo-benefício de durabilidade e consistência.

Palavras-chave: Desempenho. Custo-benefício. Cimento Portland. Revestimento Asfáltico

INTRODUÇÃO

Antigamente para construir eram utilizadas pedras naturais (rocha), madeiras e ferro, essas construções perduram até os dias de hoje, como pontes e castelos. Quando pensa em construção necessário escolher bons materiais que apresentam boas características de resistência e durabilidade. Nesse sentido, a pedra natural apresenta boa resistência à compressão e durabilidade elevada, no entanto, a pedra é um material que apresenta deformação plástica e tem baixa resistência à tração. (BASTOS, 2019).

O concreto, como as pedras naturais, apresenta alta resistência à compressão, fazendo dele um ótimo material para ser empregado em elementos estruturais primariamente submetidos à compressão, mas por outro lado, suas características de fragilidade e baixa resistência à tração restringem seu uso isolado em elementos submetidos totalmente ou parcialmente à tração. Para contornar essa fragilidade, utilizam-se o aço, o qual é empregado em conjunto com o concreto, posicionado na peça de forma que resista às tensões de tração. O aço trabalha muito bem na resistência a tensão de compressão. (BASTOS, 2019).

O concreto armado é uma junção de concreto com aço, o qual alia as qualidades do concreto (baixo custo, durabilidade, boa resistência à compressão, ao fogo e à água) com as do aço (ductilidade e excelente resistência à tração e à compressão), permitindo assim construir elementos com as mais variadas formas e volumes, com relativa rapidez e facilidade, para os mais variados tipos de obra. Além disso, o aço quando está envolvido e com um cobrimento adequado de concreto, protege-se de corrosão, e também de elevadas temperaturas provocadas por incêndio (pelo menos por um certo período). (BASTOS, 2019).

Todavia que existe vantagens e desvantagens no concreto armado, e entre as suas vantagens, estão: economia, facilidade de execução e adaptação a qualquer tipo de forma, excelente solução para se obter uma estrutura monolítica e hiperestática, resistência a efeitos atmosféricos, térmicos e ainda a desgastes mecânicos. (PORTO; FERNANDES, 2015).

Quando se pensa em desvantagens, tem-se: peso próprio elevado, baixo grau de proteção térmica e isolamento acústico e fissuração da região tracionada, podendo esta, no entanto, ser controlada por meio da utilização de armadura de tração. (PORTO; FERNANDES, 2015).

De acordo com Cunha (2010) os pavimentos flexíveis são estruturas multi-estratificadas constituídas por camadas superiores de misturas betuminosas e camadas inferiores de materiais granulares. Determina-se o comportamento de um pavimento rodoviário pelas ações do tráfego e climáticas que atuam sobre ele, também pela sua constituição, ou seja, pelo número e espessura das camadas e pelas características dos materiais, e além disso pelas características da fundação. (PICADO SANTOS et al., 2008).

Bernucci et al. (2008), o revestimento asfáltico é a camada superior do pavimento flexível e deve resistir às ações diretas do tráfego, transmitindo-as as camadas inferiores e resistindo a penetração de água no interior da estrutura. Outro fator importante é que esta camada deve fornecer conforto e segurança aos usuários.

Entre as principais razões, de acordo com Bernucci et al. (2008), para o emprego do asfalto na pavimentação, sendo os principais: proporciona forte união dos agregados, flexibilidade, é impermeável, durável e resistente a ação de produtos químicos, podendo ser aquecido e emulsionado para a produção de diversas combinações.

METODOLOGIA

A pesquisa realizada para esse artigo tem caráter particularmente teórico/bibliográfico. Para a comparação dos pavimentos rígidos e flexíveis, utilizou-se um levantamento pertinente ao tema tratado, que teve como finalidade uma análise e correlação das informações colhidas, possibilitando assim a elaboração de parte das conclusões indicadas sobre os respectivos tipos de pavimentos. Além disso, foram consultadas as seguintes plataformas para coletar informações: google scholar e scielo, pelo meio disso conseguiu-se formular uma estrutura teórica no qual o tema está fundamentado.

Deste modo a fundamentação teórica se baseou em autores escolhidos, que deram embasamento para esse artigo. Os autores escolhidos são: Bernucci (2010); Gonçalves (1999); DNIT (2006); Balbo (2009); Silva e Albulquerque (2017); Junior e Reis (2018); Means, Ananias e Oliveira (2011); Araújo (2016); Carvalho (2007); Silva (2018).

A coleta de dados, proveu-se da bibliografia consultada, para isso foram selecionadas a partir das categorias: comparação de pavimento rígido e flexível; aplicabilidade de pavimento rígido e flexível em rodovias; pavimento rígido e flexível.

É de suma importância o estudo da aplicabilidade de pavimentos rígidos e flexíveis em rodovias, pois com essa pesquisa é possível identificar os usos mais aconselháveis para os respectivos tipos de pavimento citados, assim como os custos associados à sua implantação e manutenção durante o período de projeto.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Conforme Bernucci et al. (2008), o pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, composto de uma superfície final de terraplanagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, proporcionando aos usuários melhoria nas condições de rolamento, conforto, economia e segurança.

Superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentados sobre um semiespaço considerado teoricamente como infinito (infraestrutura ou terreno de fundação) a qual é designada de subleito (Manual do DNIT, 2006). Utilizado nas vias, como ruas e estradas, o concreto asfáltico é conhecido por manter a conservação tanto dos veículos quanto da via em si, minimizando os custos com manutenção.

Existe dois tipos básicos de pavimentos rodoviários, que são: rígidos e flexíveis, também podendo ser chamado de pavimentos de concreto de Cimento Portland (PCS), que pode durar até 30 anos, e pavimentos asfálticos composto por revestimento asfáltico (CBUQ) que dura, aproximadamente, 10 anos. Os pavimentos asfálticos são constituídos por uma mistura de agregados e ligantes asfálticos. É formado por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. O revestimento asfáltico pode ser composto por camada de rolamento, em contato direto com as rodas dos veículos e por camadas intermediárias ou de ligação, as vezes denominadas de binder. (BERNUCCI et al., 2008).

PAVIMENTO FLEXÍVEL

De acordo com Gonçalves (1999), pavimento flexível é aquele que tem revestimento asfáltico e camada de base granular. A distribuição das tensões e deformações, geradas na estrutura pelas cargas de roda do tráfego, se dá de modo que as camadas de revestimento e base aliviem as tensões verticais de compressão no subleito por meio da “absorção” de tensões cisalhantes.

É aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. (Manual do DNIT, 2006).

Segundo a norma de Especificação de Serviço de Pavimentos Flexíveis 031/2006-ES (DNIT, 2006), os materiais utilizados como componentes do concreto asfáltico, são os agregados graúdos e miúdos, ligantes asfálticos, filer, sendo correspondentes às classificações admitidas na norma estabelecida. Ademais, os equipamentos utilizados, estes devem corresponder com as características da área em que a obra será instalada. Os equipamentos são: depósitos para o ligante asfáltico, silos referentes aos agregados, usinas para a mesclagens asfálticas, caminhões com caçambas metálicas para conduzir as misturas, equipamentos de lançamento e acabamento, e por fim equipamentos para realização de compactação.

PAVIMENTO RÍGIDO

Conforme o DNIT (2006), pavimento rígido é aquele que, em relação as camadas inferiores, o revestimento tem uma elevada rigidez, esse revestimento absorve praticamente todo carregamento imposto a estrutura, diferente do pavimento flexível que transfere muita carga para as camadas inferiores do pavimento.

O pavimento rígido é aquele em que o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland. Para esse tipo de pavimento fixa-se a espessura em função da resistência à flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes. As placas de concreto podem ser armadas ou não com barras de aço. Todavia, designam-se a subcamada desse tipo de pavimento como sub-base, uma vez que a qualidade do material dessa camada equivale à sub-base de pavimentos asfálticos. (BERNUCCI et al., 2008).

Segundo a Balbo (2009), esse tipo de pavimento reage distribuindo a força ou carga aplicada pelos pneus do veículo de forma diferente ao flexível, a distribuição se dá em uma área maior nas camadas inferiores, dividindo a carga, e isso torna a carga mais distribuída e menos aplicada (pontual). No pavimento rígido, as placas de concreto retem quase todo carregamento, sendo o subleito estruturalmente menos vulnerável a cargas pesadas, diferente da flexível que transfere muita carga para o subleito.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PAVIMENTO RÍGIDO

Devido a sua durabilidade e resistência em relação aos pavimentos flexíveis, os pavimentos rígidos são geralmente empregados em vias cuja tráfego é intenso e repetitivo, como pistas de aeroportos, corredores exclusivos para ônibus, industrias, portos, além da recuperação de pavimentos, com o intuito de prolongar sua vida útil. (SILVA; ALBUQUERQUE, 2017).

O pavimento rígido possui aproximadamente 20 anos de vida útil, sem necessidade de intervenções. Este número se dá principalmente devido a resistência da placa de concreto, já que a mesma é dimensionada para determinado tipo de tráfego, de forma a não transmitir cargas desnecessárias as camadas inferiores. (JUNIOR; REIS, 2018).

Outro fator importante é que o pavimento de concreto possui uma resistência à derrapagem elevada. Isso de se deve principalmente, a inclinação da seção transversal, que está na ordem de 2 a 3 vezes menor que a pavimentação flexível, diminuindo a incidência de derrapagens e tombamentos. (MEANS; ANANIAS; OLIVEIRA, 2011).

Ainda, de acordo com Means, Ananias e Oliveira (2011), no que trata da economia de combustível:

Quanto à economia de combustível, um estudo feito pelo Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá afirma que caminhões chegam a economizar 11% de combustível trafegando em rodovias de concreto. A razão para essa economia, que pode chegar a 17%, está no fato da superfície em concreto ser rígida e não deformar. Isso cria menor resistência ao rolamento, exigindo menor esforço da parte mecânica dos veículos. (...).

Outro benefício deste tipo de pavimento é relacionado com a segurança e a economia de iluminação pública. A superfície clara proporcionada por este tipo de pavimento possui maior capacidade de reflexão da luz, de forma a melhorar significativamente a visibilidade aos usuários, principalmente em períodos noturnos e chuvosos. (CARVALHO, 2007).

Considera-se também, que este tipo de aplicação propicia um menor custo social àqueles relacionados diretamente com as vias, como o custo operacional dos veículos, o tempo gasto nas viagens e o conforto. Considerando seu baixo índice de deformação, é extremamente raro o surgimento de buracos ou panelas, trilhas de roda, sendo estes fatores que causam desconforto e elevam os gastos com manutenção dos veículos. (SILVA, 2018).

No que tange as desvantagens do pavimento de concreto, listam-se as seguintes: custo inicial elevado, quando desconsiderado o custo/benefício e vida útil; influencia logística, se instalado distante de usinas ou fábricas de cimento e pouca aplicação no Brasil, haja vista que o pavimento flexível é amplamente difundido. (SILVA, 2018).

Apesar do pavimento rígido apresentar custos elevados durante sua elaboração e execução, quando analisado os custos futuros, que prezem pela manutenção e conservação de segmento sob este regime, a tendência é que está se torne mais barata que a pavimentação flexível, além de apresentar-se mais confiável e sofisticada. (COSTA, 2013).

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PAVIMENTO FLEXÍVEL

Pinheiro (2020) relata que o tráfego de veículos é liberado assim que ocorre o resfriamento da capa asfáltica. Todavia, para chegar nesta fase da obra leva-se um tempo considerável, devido a execução do subleito, reforço do subleito, sub-base, base, pintura de ligação e por fim, a capa asfáltica. Desta forma, sua execução demanda um tempo maior e necessita de um dimensionamento mais profundo devido a sua flexibilidade e o sustento dos esforços.

Levando em conta as considerações do método de dimensionamento de um pavimento, é extremamente relevante, porque são considerados como método de cálculo as particularidades dos esforços solicitantes, e das cargas exercidas pelos veículos. Em relação a pavimentação flexível, o método de dimensionamento possui melhores elaborações sendo mais favoráveis, por causa dos investimentos metodológicos ser mais empregados ao longo do tempo, apesar de que são realizados vários tipos de abordagens, possuindo vários tipos de resultados. (SILVA, 2019).

Para Araújo et al. (2016), os principais motivos pelos quais aparecem degradações são devidos ao desgaste no Pavimento Flexível é pelo tempo de uso da via e cargas excessivas aplicadas sobre ele. Variando de oito a 12 anos de duração, a espessura do revestimento pode ser de cinco, 15 ou 20 centímetros, também de acordo com o fluxo de veículos. O excesso de peso dos caminhões, assim como chuva em demasia, pode diminuir o tempo de vida do material. No Brasil, o asfalto é feito para durar cerca de 10 anos, mas, devido à falta de manutenção, resiste, muitas vezes, seis anos.

CONCLUSÃO

De acordo com as vantagens e desvantagens dos dois tipos de pavimentos, vê-se que o pavimento rígido tem uma maior durabilidade e resistência em relação aos pavimentos flexíveis. O pavimento rígido tem uma durabilidade de 20 anos, sem precisar de manutenção, já o pavimento flexível tem uma durabilidade de 10 anos, precisando de manutenção, mesmo quando aparenta estar em perfeito estado.

Além disso, a trafegabilidade em relação ao pavimento rígido, ajuda a diminuir o custo do combustível em caminhões. No entanto, esse pavimento é destino para vias cuja tráfego é intenso e repetitivo, por exemplo: pistas de aeroportos, corredores exclusivos para ônibus, industrias e portos.

Conclui-se que em rodovias com intenso fluxo de veículos tanto como carros como caminhões, seria adequado a pavimentação rígida, mesmo tendo um custo mais elevado.

REFERÊNCIAS

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Escrito por: Duane André Parizotto, Luana Fagundes Pelleti e Rubens Mauro de Amorim Junior