DIMENSIONAMENTO_DE_PAVIMENTOS_FLEXIVEIS.pdf

1
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXIVEIS NO
BRASIL: COMPARATIVO ENTRE O MÉTODO DNER E
MECANÍSTICO EMPIRICO - ME
Hélio de Almeida – bsb.helio@gmail.com
MBA Infraestrutura de Transportes e Rodovias
Instituto de Pós-Graduação - IPOG
Brasília, DF, 22 de junho de 2017
Resumo
O presente artigo tem como objetivo a abordagem geral sobre a metodologia aplicada na
execução de pavimentos flexíveis no Brasil e fazer um comparativo entre o método de
dimensionamento de pavimentos flexíveis do Departamento de Estradas de Rodagem (DNER)
da década de 60 e o método Mecanístico Empírico – ME. Para isso será necessário
compreender, mesmo que de forma resumida, os processos que envolvem cada método de
dimensionamento. Assim será apresentada, também de modo bem simples, um
dimensionamento de pavimento pelo método DNER e pelo Método Mecanístico-Empírico,
este último feito pelo software SisPavBr. Numa análise funcional e estrutural dos pavimentos,
podemos entender o funcionamento das diversas camadas que os compõem e, como já é
sabido que todas as camadas têm sua função em vista da durabilidade e da economicidade do
sistema, veremos que há uma necessidade de quebra de paradigma. Como conclusão veremos
que a metodologia DNER está muito aquém do desejado para a vida de serviço projetada
devido às mudanças no tráfego, no que se refere às novas tecnologias envolvidas nos veículos
tipos, e sua metodologia acaba por desconsiderar o desempenho das rodovias diante da
Gerência de Pavimentos e parâmetros a serem alcançados. Já o modelo Mecanístico-
Empírico apresenta maior capacidade de descrever o desempenho funcional e estrutural do
pavimento em suas diversas camadas.
Palavras-chave: Pavimento Flexível. Dimensionamento. DNER. Mecanístico-Empírico.
1. Introdução
Conforme pesquisa recente da Confederação Nacional dos Transportes – CNT, a densidade da
malha rodoviária pavimentada do Brasil tem apenas 12,3% da malha rodoviária com
pavimento. Comparada com a de outros países de dimensão territorial semelhante trata-se,
segundo a CNT, de uma malha muito pequena onde aproximadamente 25 km de rodovias são
pavimentadas para cada 1.000 km² de área, o que corresponde aos 12,3% da extensão
rodoviária nacional. Nos Estados Unidos são 438,1 km por 1.000 km² de área. Na China,
359,9 km e na Rússia, 54,3 km. Os dados integram a Pesquisa CNT de Rodovias 2016,
divulgada pela Confederação Nacional do Transporte, que ao analisar as regiões, viu-se que o
Nordeste concentra o maior percentual de infraestrutura rodoviária com pavimento (30,8%),
seguido do Sudeste (19,3%), do Sul (18,5%), do Centro-Oeste (17,6%) e do Norte (13,7%). A
expansão da malha rodoviária pavimentada também não acompanha o ritmo de crescimento
da frota de veículos. Nos últimos dez anos (de julho de 2006 a junho de 2016), a frota cresceu
110,4%, enquanto a extensão das rodovias federais cresceu apenas 11,7%.
Além do pouco crescimento, grande parte dos trechos que têm pavimentos, não apresenta
bom estado. Segundo a pesquisa, com isso o Brasil ocupa a 111ª posição no ranking de
competitividade global do Fórum Econômico Mundial, no quesito qualidade da infraestrutura
rodoviária. O ranking divulgado em setembro daquele ano analisou 138 países. Na América
do Sul, alguns países com melhor avaliação são: Chile (30ª), Uruguai (98ª) e

2
Argentina (103ª).
De acordo com a CNT, mais da metade das rodovias do Brasil têm algum tipo de defeito na
pavimentação, sinalização ou geometria. De acordo com pesquisa divulgada por ela, 58,2%
das rodovias brasileiras foram classificadas como regulares, ruim ou péssima. Outras 41,8 %
foram consideras ótimas ou boas. De acordo com a CNT, a região Nordeste é a que tem as
piores condições de pavimento. A pesquisa avaliou 103 mil quilômetros de estradas e
abrangeu toda a malha de rodovias federais e as principais rodovias estaduais pavimentadas,
incluindo trechos concedidos à iniciativa privada. De acordo com a pesquisa, os trechos que
foram privatizados tiveram a melhor avaliação com 78,7% da malha considerada ótima ou
boa. Já em relação às rodovias públicas, 32,9 % foram avaliadas como ótimas ou boas. Além
disso, a pesquisa apontou que, de 2015 para 2016, houve aumento de 26,6 % no número de
pontos considerados críticos nas rodovias, com problemas como buracos, queda de barreiras e
erosões1
.
Figura 1 Figura 2
Fonte: CNT 2016.
Se de acordo com a pesquisa 58,2% das rodovias brasileiras foram classificadas como
regulares, ruins ou péssimas, então podemos afirmar que isso se deve por problemas de
execução ou conservação delas? Essa pergunta pode não ser tão simples. Será que a falta de
uma metodologia mais analítica de dimensionamento de pavimentos não corrobora também
para tal problema ou o melhor, não é o “start” do problema por assim dizer? Sim, com certeza
uma análise mais racional e realista das tensões deformações provocadas pelas diversidades
do tráfego existente nas nossas rodovias, poderia apontar sua contribuição tão expressiva para
a degradação dos pavimentos.
Um projeto executivo de qualidade, pressupõe também a utilização de metodologias corretas,
senão o produto também acarretará erro. É fato, também, que os projetos se esbarram em
normativos e técnicas aplicadas a décadas sem o devido acompanhamento das novas técnicas
de engenharias já praticadas no mundo todo. O tema é muito importante ser abordado,
sobretudo porque existe uma carência muito grande de bons projetos, muitas vezes pela falta
de conceitos e técnica ao elaborá-lo sobretudo por esbarrar em normativos que não
acompanharam a tecnologia e conceitos para a realidade atual. É verdade que, em alguns
setores como as concessões rodoviárias, já se praticam novas técnicas, sobretudo no que se
refere aos pavimentos flexíveis, pois, para atender as condições impostas no contrato de
concessão, a Concessionária vê-se obrigada a adotar novas técnicas para que sua rodovia
atinja o tempo de vida esperado e em vista da interrupção no tráfego para a manutenção ser
onerosa, torna-se imprescindível adotar métodos que reduzam esse tipo de intervenção.
1
Redação Pop Mundi de 27/10/2016.

3
5%
2%
5%
2%
O método de dimensionamento de pavimento até hoje utilizado no Brasil, a metodologia do
extinto DNER de 1966, trata de forma média e simplificada várias situações específicas que
leva a uma análise superficial das diversas variáveis que influenciam o desempenho funcional
e estrutural do pavimento. A metodologia Mecanístico-Empírica (ME) possui capacidade de
determinar e analisar os pavimentos com as diversas características potencializando, assim, o
desempenho funcional e estrutural de um pavimento, adequada para o tráfego rodoviário dos
dias de hoje do que a décadas atrás. Portanto, este artigo tenta contribuir para o conhecimento
destas duas metodologias conforme a seguir.
2. Pavimento
Primeiramente tecemos alguns conceitos sobre pavimento e sobre as diversas camadas que os
envolvem.
Para o DNIT (2006) pavimento é a superestrutura constituída por um sistema de camadas de
espessuras finitas, assentados sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito
(infraestrutura ou terreno de fundação) a qual é designada de subleito.
Na NBR 7207 (1982) é definido o pavimento como uma estrutura construída sobre a
terraplanagem e destinada a resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais, melhorar as
condições de rolamento e resistir aos esforços horizontais. O Pavimento, assente sobre uma
fundação apropriada, tem por finalidade propiciar uma superfície de rolamento que permita o
tráfego seguro e confortável de veículos, nas velocidades operacionais desejadas e sob
quaisquer condições climáticas. É essencialmente uma estrutura cujo comportamento
mecânico sob as cargas do tráfego deve ser compreendido a fim de que se possa conhecer as
propriedades dos materiais disponíveis para sua construção. O processo de fabricação dos
materiais usinados deve ser também entendido, bem como a natureza dos solos e dos
materiais granulares. Finalmente, a durabilidade dos materiais sob as mais diversas condições
ambientais influi de forma decisiva no desempenho e na eficácia econômica de um
pavimento.
Abaixo segue uma seção transversal típica de pavimento flexível em rodovia de pista simples:
Figura 3: Pavimento Flexível Rodoviário de Pista Simples
2
3
4
5
8
1
7 7
6

4
A Figura 4 acima mostra esquematicamente os componentes principais de um pavimento
asfáltico. A estrutura pode ser considerada como formada por uma superestrutura que é
apoiada em uma fundação, esta última devendo ser objeto de um projeto geotécnico
adequado. Nos pavimentos rodoviários e aeroportuários, a superestrutura é constituída pelas
camadas de revestimento e base.
Segundo (MEDINA, 1997), os pavimentos são classificados em:
a) Rodoviários, aeroportuários e urbanos compostos por uma superestrutura de
camadas de revestimento e base assente sobre uma fundação constituída pelas camadas
de sub-base, reforço e subleito;
b) Ferroviárias, onde a superestrutura é a grade (trilhos, fixadores e dormentes)
apoiada em uma fundação em camadas (lastro, sublastro, subleito) ou no modo de
fixação direta (laje de concreto);
c) Pátios de estacionamento e manobras, pisos industriais e áreas portuárias
(pátios de operação de transteiners, terminais de conteiners), com estruturas
semelhantes às dos casos acima, dependendo dos veículos que operam, e que podem
contar com provisionamentos especiais para lidar com cargas concentradas muito
elevadas ou com os efeitos de derramamento de combustíveis.
Nos pavimentos ferroviários, a superestrutura é composta pelos trilhos, dormentes, fixadores e
camada de lastro. A fundação é formada pelas camadas de sub-base, reforço e subleito, nos
pavimentos rodoviários e aeroportuários, aeroportuários, e pelas camadas de sublastro,
reforço e subleito nos pavimentos ferroviários conforme a Figura 5 abaixo:
Figura 6: Pavimento Ferroviário (Pavesys, 2017)
Assim numa linguagem simples podemos afirmar que pavimento é estrutura de múltiplas
camadas construídas sobre um terrapleno ou sobre um aterro ou um corte do terreno natural
que tem por objetivos dar conforto, segurança e economia (objetivos funcionais) e resistir a
esforços verticais e horizontais. Conceitos que a dois mil anos os romanos já possuíam, pois
são conceitos que estão na razão ou na lógica, por assim dizer, pois não é difícil perceber que,
onde há um solo mole no subleito, de baixa resistência, por exemplo, este não resiste a
grandes esforços provocando deformação até o rompimento por cisalhamento e por isso esse
tipo de solo não é bom para executar o pavimento. Sabe-se que se a tensão resistente é menor
que a tensão aplicada no solo, este rompe causando afundamentos ou deformação plástica,
conforme o termo técnico. Por isso do ponto de vista da física, quanto mais material eu
colocar nas camadas, quanto mais eu atenuar as tensões aplicadas no subleito, melhor será a
resistência daquela camada e por fim as tensões que chegarão no subleito serão quase nulas.

5
A camada de revestimento asfáltico (pista de rolamento) tem como funções principais o de: a)
impermeabilizar o pavimento, de modo a manter a capacidade de suporte das camadas
subjacentes em níveis adequados; b) providenciar uma superfície resistente à derrapagem,
mesmo em pista úmida e; c) reduzir as tensões verticais que as cargas de roda aplicam na
camada de base, de modo a controlar o acúmulo de deformações plásticas nessa camada.
Há uma segunda camada de base que tem as seguintes funções de: a) reduzir as tensões
verticais que as cargas de roda aplicam nas camadas de sub-base e subleito; b) reduzir as
deformações de tração que as cargas de roda aplicam ao revestimento asfáltico, de modo a
extender sua vida de serviço quanto ao trincamento por fadiga; c) permitir a drenagem de
águas que se infiltrem no pavimento, através de drenos laterais longitudinais ou na vertical,
para uma camada drenante na sub-base.
Pode haver uma terceira camada chamada de sub-base que é constituída por um material de
capacidade de suporte superior à do subleito compactado e cuja inclusão visa, essencialmente,
permitir reduções na espessura da camada de base, a qual é de custo unitário bem superior aos
solos granulares ou estabilizados que são comumente utilizados em sub-bases.
Uma quarta camada de reforço do subleito, constituída por solo de empréstimo, pode estar
presente em uma estrutura, com a função de permitir reduções de espessura da camada de
sub-base.
Já o subleito compactado é o próprio solo natural que permanece após a terraplenagem e que é
escarificado e compactado a uma profundidade e energia de acordo com sua natureza e com o
tráfego de projeto. Os critérios mais severos correspondem aos pavimentos aeroportuários,
quando há aeronaves de grande porte.
Portanto, temos a camada de revestimento que tem a função de impermeabilizar as demais
camadas que estão associadas a mecanismos de drenagem eficientes trazendo assim a
manutenção da resistência por eles projetada. Portanto, os pavimentos podem ser classificados
nos seguintes tipos fundamentais:
 Pavimentos asfálticos:
i. Pavimentos flexíveis:
a. Convencionais (base e sub-base granulares);
b. Deep-Strength (base betuminosa);
ii. Pavimentos semirrígidos (base cimentada, sub-base granular);
iii. Pavimentos invertidos (base granular, sub-base cimentada);
iv. Pavimentos full-depth (todas as camadas são betuminosas).
 Pavimentos em tratamento superficial (podem ser flexíveis ou semirrígidos);
 Pavimentos de concreto.
Em linhas gerais, dos tipos de pavimentos existentes, um é pavimento flexível que tem
revestimento asfáltico e camada de base granular onde 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. O outro é o pavimento rígido, composto de placa
de concreto de cimento Portland (C.C.P.) como o principal componente estrutural, que tem a
função de aliviar as tensões nas camadas subjacentes por meio de sua elevada rigidez à flexão,
quando são submetidas a tensões e deformações de tração sob a placa, e estas, por sua vez,
responsáveis pelo seu trincamento por fadiga após um certo número de repetições de carga.
Para termos uma noção do comportamento frente as tensões deformações nos dois tipos de
pavimentos, flexível e rígido, vejam como se dão na Figura 7:

6
Figura 8
Como se pode verificar na Figura 9, o comportamento dos dois tipos de pavimentos
apresentados são de forma distinta e, com isso, se pode inferir que as camadas subjacentes
para o pavimento flexível necessitam maior atenção quanto sua capacidade de absorção de
energia.
3. Pavimentos flexíveis
Inicialmente é importante verificar como a pavimentação flexível é feita no Brasil em relação
a outros países, como a Europa, sobretudo os Estados Unidos – USA, este último sendo como
principal fonte de dados que nos deram suporte no início e que nos levaram aos manuais que
temos ainda hoje, através de experimentos de grande proporção na construção de pavimentos.
Para entendermos o que envolve o pavimento como um todo se faz necessário entender como
são suas várias camadas e a função de cada uma delas.
Para Balbo (2007) a estrutura do pavimento não é perpétua, sendo formado por camadas de
diferentes materiais compactados partindo do subleito do corpo da rodovia, de maneira a
atender estruturalmente e operacionalmente ao tráfego, de forma durável e com menor custo,
levando em conta a cronologia para os serviços de manutenção preventiva, corretiva e
reabilitação. O pavimento asfáltico é formado por cinco camadas principais: revestimento
asfáltico, base, sub-base, reforço do subleito e subleito (YODER & WITCZAK; 1975),
conforme mostra a Figura 6.
Figura 6 - Camadas Principais do Pavimento
A metodologia brasileira na execução de infraestrutura e do revestimento em CBUQ
(Concreto Betuminoso Usinado a Quente) ou seja, de pavimentos flexíveis, vem sofrendo
enormes abalos devido ao crescimento do tráfego e da tecnologia envolvida nos materiais
betuminosos como os ligantes e asfaltos. É de se saber que a técnica utilizada no Brasil ainda

7
se embasa em metodologias aplicadas para a realidade da década de 60 a 80, que funcionavam
muito bem para aquela época, mas que para hoje podem ser consideradas um atraso se
comparadas com o que acontece no resto do mundo.
4. Breve histórico sobre o pavimento flexível
Para podermos entender melhor toda a metodologia aplicada na engenharia de pavimentos no
Brasil até os dias de hoje é importante saber suas raízes e como elas traçaram a nossa história.
Assim segue abaixo uma breve descrição que nos ajudará a entendermos nossa trajetória.
Antes de 1920, tudo o que existia eram procedimentos baseados em tentativas de erro. Hoje
procura-se efetuar a integração de todas as atividades envolvidas em se administrar uma
malha viária ou um conjunto de aeroportos (planejamento, projeto, construção, manutenção,
monitoramento e pesquisa), dentro do moderno conceito do Sistema de Gerência de
Pavimentos. Esta evolução acompanhou o aumento da demanda por rodovias e aeroportos
mais funcionais, duráveis e com utilização mais econômica e racional dos recursos e materiais
disponíveis ao tempo em que se aumentava o volume de tráfego e a magnitude das cargas dos
veículos. Esta evolução pode ser esquematizada da seguinte forma:
De 1920 a 1940, surge a mecânica dos solos e as primeiras classificações de solos com base
em sua adequação como fundação dos pavimentos (Hogentogles e Terzaghi, 1929). As
construções utilizavam seções-padrão. Surge a primeira pista experimental conforme
desenhos abaixo.
De 1940 a 1950, a WASHO Road Test evidenciou a deterioração acelerada que ocorre
durante o degelo da primavera e demonstrou a influência da espessura do revestimento
asfáltico no desempenho dos pavimentos flexíveis. Surge o sistema de classificação de solos
aeroportuário (Casagrande, 1948).
De 1950 a 1960, a WASHO Road Test obtém uma síntese da experiência californiana (com
base no desempenho de rodovias em serviço). Método USACE (CBR).
De 1960 a 1970, se dá a consolidação da mecânica dos Pavimentos como ferramenta básica
para o dimensionamento estrutural dos pavimentos. Foram feitos intensos estudos de

8
laboratório sobre as propriedades mecânicas (reológicas, de fadiga e de deformações
permanentes) dos materiais de pavimentação).
De 1970 a 1993, surgem modelos de previsão de desempenho mecanístico-empíricos e se dão
a estruturação dos Sistemas de Gerência de Pavimentos. A reflexão de trincas em
recapeamentos asfálticos se torna uma preocupação central na restauração dos pavimentos
mais eficazes, como os sistemas Anti-Reflexão de Trincas, a reciclagem in situ e as máquinas
fresadoras. Surge o Heavy Vehicle Simulator” (África do Sul), para ensaios de fadiga
acelerados em verdadeira grandeza. Estudos sobre os efeitos das cargas dinâmicas dos
diversos tipos de eixos e suspensões. Em 1987, o Congresso dos EUA autorizou o Programa
Estratégico de Pesquisa de Rodovias (SHRP) - uma iniciativa de pesquisa aplicada de cinco
anos - para desenvolver e avaliar técnicas e tecnologias para combater a deterioração das
condições das rodovias nacionais e melhorar seu desempenho, durabilidade e segurança e
eficiência.
E por fim, a partir de 1993, se dá a consolidação dos resultados da pesquisa SHRP (Strategic
Highway Research Program) e início da pesquisa LTPP (Long-Term Pavement Performance)
do FHWA (Federal Highway Administration), para calibração de modelos de previsão de
desempenho, com base no monitoramento de seções de pavimentos em rodovias em serviço
nos EUA e Canadá, a ser executado durante 15 anos.
Como se vê a partir de 1993 já se começa novas metodologias de pavimentação baseadas nas
pesquisas de campo e de observações do comportamento em relação a gestão de rodovias
baseada na gerência de pavimentos onde geraram novos conceitos de engenharia de
pavimentos o que levou a abandonar a antiga metodologia baseada apenas na resistência das
camadas como na concepção inicial em vista da experiência californiana executada pela
WASHO Road Test. Assim hoje tanto os EUA como a Europa não utilizam mais antigos
conceitos, que serviram para aquela época, mas que hoje já não satisfazem a realidade do
tráfego presente nas rodovias, tanto do veículo tipo, quanto no que se refere ao número “N”
elevado.
Devido a esta experiência dos experimentos da WASHO Road Test, na década de 60, em
1961, o Eng. Murilo de Lopes Sousa, através de correlações publicou um manual chamado
“Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis” que em 1965 se tornou o método
oficial e que consistia num método baseado em resistência ao cisalhamento do subleito.
Assim, o problema do nosso método de projeto de pavimento no Brasil não é mais a
resistência, pois já foi resolvida através do conceito das camadas. Por exemplo, para se fazer
um aterro, sem restrição orçamentária, o melhor material seria rocha e porquê? A resistência é
melhor. O conceito está certo, mas veremos que o problema de pavimento hoje não é mais de
resistência e sim de deformabilidade. Este conceito de resistência era o conceito presente e
que funcionava na Califórnia na década de 20, 30 e 40, que é o conceito que o brasil importou
na década de 60, em 1961, quando o DNER publicou um manual chamado “Método de
Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis que em 1965 se tornou o método oficial e que
consistia num método baseado em resistência, resistência ao cisalhamento do subleito.
E o que é resistência do cisalhamento do solo? Na linguagem popular, quando se tem uma
força aplicada ele afunda provocando o afundamento do solo. Isso ocorre porque a resistência
do solo é menor que a força aplicada. Assim para que ele suporte as cargas aplicadas é
necessário melhorar sua resistência de modo que a carga seja menor e por isso o pavimento
possui múltiplas camadas que atuam para diminuir as cargas que chegam no subleito. Assim
ao se verificar o material do subleito sempre temos que saber a carga que chegará nele para
podermos minimizar seus efeitos.
O conceito de 1965 resolve esse problema. O modelo do Eng. Murilo de Lopes Sousa,
atualizado em 1981, baseados nos estudos da Califórnia da Curva A, na Curva B, nas
estrapolações com a brita californianas do Proctor, do Porter, o princípio era proteger o

9
subleito de ruptura por cisalhamento, não apenas ruptura através da carga, pois nesse contexto
pode-se obter ruptura apenas com um veículo, mas através de repetições de carga, pois a
preocupação dos estudos da Califórnia era com a tensão de ruptura, que ela fosse baixa para
não haver deformação plástica por cisalhamento. A ideia inicial era então: Qual é a camada
fraca? O subleito. Então é preciso colocar diversas camadas antes dele para que pudesse
protege-lo fazendo com que as tensões que chegassem no subleito fossem mínimas. Portanto,
o método brasileiro resolveu isso, em vias de regra, não se tem problemas com deformação
plástica por cisalhamento do subleito. Contudo para se proteger o subleito, à medida que as
camadas vão ficando mais perto da carga, ou seja na superfície do pavimento, os materiais
devem ser de melhor resistência e com isso o custo é mais elevado.
Porém não se trata de dizer que o problema de deformação permanente estaria resolvido aqui
no Brasil, pois a deformação permanente é um somatório das deformações de cada camada.
Na década de 50, em 1956, Francis Hveem ao observar pavimentos verificou que os
problemas encontrados no pavimento não era cisalhamento e sim fadiga. Buscando na
engenharia metalúrgica, aeronáutica e aeroespacial, etc. o conceito de fadiga, o qual obteve o
seguinte conceito de fadiga como: “A degradação interna de um material por microfissuras
por carregamento repetido, mesmo que esse carregamento seja muito abaixo que o
carregamento último daquele material. Um exemplo simples disso é o cisalhamento de um
arame, que para se romper basta movimentá-lo para que ele entre em fadiga e rompa,
portanto, fadiga está bem claro para nós como ocorre nos metais.
O que acontece na superfície do pavimento está relacionado com as camadas inferiores até o
subleito. Isso ocorre porque existe um atrito entre eles e todos contribuem para o dano no
pavimento. Portanto, quando aparece a trinca no pavimento, por exemplo, o que se mostra na
verdade é a patologia, porém o problema mesmo se deu com a degradação interna das
camadas do pavimento que já vem ocorrendo a bastante tempo pela fadiga.
Assim aparece outro conceito importante, que não foi pensado no método do Eng. Murillo
Lopes, não por falta de inteligência ou capacidade, mas por não haver na época, foi o conceito
do acúmulo de dano, que consiste em que o material ao receber uma carga sofre um dano, o
termo dano já descreve bem o comportamento do material que não é o mesmo após a
aplicação da carga e quando se executa esse dano em “n” repetições, causa-se a ruptura ou a
danificação permanente, por assim dizer. Pensando no pavimento, temos como por exemplo,
na abertura ao tráfego de uma rodovia, também, neste mesmo dia, começa a fadiga, mas no
primeiro momento não se rompe. Portanto com o acúmulo de esforços de fadiga há com isso
um acúmulo de dano. Assim essa rodovia não vai romper logo no primeiro dia e sim com o
passar dos anos devido aos efeitos de fadiga que não rompe porque sofreu uma grande carga
concentrada naquele dia e rompeu, senão porque o “sofrimento” do pavimento já vem se
acumulando, acumulando até que se rompe. O nome dessa lei do dano acumulado é a Lei
Miner e é dada pela equação:
Em que:
D - Dano total acumulado durante o período de h horas, e que deverá ser no limite igual a
100% para os dois critérios;
D(i) - dano da hora i;
n (i) – número de aplicações da carga à hora i;
N(i) - número máximo de aplicações da carga, de acordo com o critério de dimensionamento
utilizado, nas condições existentes à hora i.

10
Esclarecemos que todos os projetos modernos utilizam esta estratégia.
Porém, queremos enfatizar que temos dois mecanismos principais de degradação do
pavimento que são os trincamentos por fadiga e os afundamentos de trilha de roda (ATR).
Afundamento de trilha de rodas então é cisalhamento? Não. Conforme compreendido na
mecânica dos solos é um cisalhamento que leva o material até a sua resistência última, até que
o material se rompa. É comum este tipo de acontecimento mais corriqueiramente em parada
de ônibus, em CBUQ mal dosado onde a pintura externa não é bem executada, nos finais das
rampas pelo tempo de carregamento que faz o material fluir. O problema de deformação
permanente também cíclico de acúmulo de deformações plásticas não só no subleito, mas em
todas as camadas que compõe a estrutura. Então o ATR que vai se manifestar na superfície é
um somatório do ATR do CBUQ, da Base, da Sub-base, do reforço de sub-base e do subleito,
por exemplo.
Com isso podemos dizer que o método do DNIT garante o nosso subleito, mas em outras
camadas não é considerado. Mesmo não considerando nestas outras camadas, podemos dizer
que a falta desta consideração não é tão grave, já os problemas de fadiga podemos dizer sim
que é mais grave e, portanto, o que se tem experimentado nestes últimos anos é o problema
grave de fadiga no CBUQ’s.
E para não trincar o CBUQ? O que fazer? Esse conceito de pavimento que não trinca pode ser
visto em outros países. Como um conceito de pavimento eterno. A resposta está em aplicar
uma camada embaixo dele com um módulo de resiliência muito maior. Assim se muda a
gênese do pavimento onde a camada de cima de revestimento não será quem vai suportar
todas as tensões, ou seja, vai ser transmitida para a camada de baixo. Um bom exemplo disso
é utilizar uma camada de base betuminosa, todavia se esbarra em limitadores orçamentários,
aqui no Brasil.
Pensando em camadas de pavimento, verifica-se que a camada que é mais rígida é a que vai
ser mais solicitada, porém se houver rigidez essa camada também deve ter resistência. Em
materiais que não tem problemas de fadiga, a rigidez é a melhor solução, já para materiais que
tem problemas de fadiga, depende da análise mecânica do pavimento como um todo, onde
todas as camadas têm sua participação no todo, inclusive o subleito deve ser levado em conta.
Isso se dá de uma forma simples de entender, pois se pensarmos que um material mesmo
sendo rígido e resistente, se for aplicado no meio de materiais ruins, não suportará e quebrará,
pois estará suportando todas as tensões sozinho.
Aqui falamos de outra propriedade dos materiais que é a deformabilidade. Destacamos que
hoje o problema de nossos pavimentos não é mais de resistência e sim de deformabilidade. O
que condiciona o comportamento do pavimento é o quanto ele se deforma, é a
deformabilidade.
Pensado num projeto de restauração de pavimento, por exemplo, o parâmetro que se deve
buscar no campo para fazer esse projeto é a deflexão, que não é um parâmetro de resistência e
sim de deformabilidade e que está relacionada com a rigidez do material. É verdade que todo
material depende da sua rigidez, mas não só disso, senão das qualidades intrínsecas dele.
Portanto chegamos nos problemas encontrados no método brasileiro de dimensionamento de
pavimento. O método que utilizamos até hoje desenvolvido pelo Eng. Murillo Lopes de Sousa
foi calcado num conceito de resistência ao cisalhamento e também na deformação plástica
causada pelo cisalhamento e bem resolvido por ele, mas quando ele desenvolveu esse método
não havia ainda o conceito de fadiga e entendemos porque ele não colocou essa variável no
seu método.
A seguir segue uma comparação de dimensionamento de pavimentos pelo método Empírico
do Extinto DNER e outro pelo método Mecanístico-Empírico (ME) utilizando modelo
semelhante através do software SisPavBR – v.2.1.3.0 – Versão disponível para testes.

11
5. Dimensionamento pelo Método Empírico do DNER
O método que era adotado pelo DNER proposto pelo engenheiro Murillo Lopes de Souza tem
sua base no critério do CBR, no eixo-padrão de 8,2 ton e considerando o coeficiente de
equivalência estrutural obtido nas pistas da AASHTO (BALBO, 2007; MEDINA, 1997;
MOTTA, 1991). Segundo Bezerra Neto (2004) o método de dimensionamento de Murillo está
dividido em três etapas sendo elas: a) definição dos materiais a serem utilizados, b) a
determinação do tráfego e c) o dimensionamento.
O quadro abaixo especifica as características mínimas para que o pavimento não sofra ruptura
precoce dentro de uma faixa granulométrica como segue.
Quadro 1 - Características dos materiais do pavimento
Camada Critérios
Material de subleito
CBR ≥ 2%
Expansão menor que 2%
Material para reforço do
subleito
CBR maior que o do subleito
Material para sub-base
CBR ≥ 20%
(Com sobrecarga de 4,536 kgf)
Índice de grupo (IG) igual a zero
Material para base
CBR ≥ 80%
Expansão menor que 0,5%
(Com sobrecarga de 4,536 kgf)
LL ≤ 25%
IP ≤ 6%
Fonte: SOUZA, 1981.
Para a determinação do tráfego, Souza (1981), propõe o levantamento do número de veículos,
faixas, tipo do veículo (comercial ou passeio) e tipo de eixo. O valor de repetições de
passagem do eixo-padrão de 8,2 ton é dado por:
N =365 × P × Vm × FV × FR (1)
Onde:
N = número de operações do eixo padrão;
P = período de projeto em anos;
Vm = Volume médio diário de tráfego durante a vida de projeto;
FV = Fator de veículo da frota;
FR = Fator climático regional.
Tabela 1 - Faixas granulométricas materiais granulares

12
Fonte: SOUZA, 1981.
Para o dimensionamento do pavimento se determina em primeiro a espessura total do
pavimento, posteriormente a determinação (escolha) do tipo de revestimento e por fim a
espessura das demais camadas que compõem o pavimento. A Figura 7 demonstra o esquema
das camadas do pavimento e a metodologia para encontrar a espessura total do pavimento.
Figura 7 - Esquema camadas do pavimento em relação às camadas equivalentes
Fonte: DNIT, 2006.
A espessura do pavimento correlacionando os valores de N e CBR são dados pelo ábaco
construído por Souza (1981), Figura 10. No entanto, Balbo (2007) cita a equação 2, como
solução para as retas contidas no ábaco, estas obtidas por regressão linear múltipla.
Heq = 77,67 × N0,0482
× CBR-0,598
(2)
Onde: Heq = espessura equivalente em cm;
N = número de repetições de carga;
CBR = valor da camada de suporte.
Figura 11 – Ábaco espessura do pavimento dado pelo valor de N e o CBR (Souza, 1981)

13
A escolha do tipo e espessura do revestimento parte de valores mínimos conforme faixas de
valor de repetições de carga a serem aplicadas no pavimento, conforme Tabela 2.
Tabela 2 - Tipo de revestimento em relação aos valores de N e espessuras mínimas
Fonte: SOUZA, 1981 apud BALBO, 2007.
O cálculo das demais camadas do pavimento é obtido por meio da resolução sucessiva das
seguintes inequações:
R > Kr + B x Kb ≥ H20 (3)
R > Kr + B x Kb + h20 x Ks ≥ Hn (4)
R > Kr + B x Kb + h20 x Ks + hn x Kn ≥ Hm (5)
Onde:
Kr, Kb, Ks e Kn = são os coeficientes de equivalência estrutural dos materiais do pavimento;
R, B, h20 e hn = são os valores das espessuras das camadas de revestimento, base, sub-base e
reforço do subleito;
H20, Hn e Hm = são os valores das espessuras das camadas equivalentes, de referência pedra
britada graduada, sobre a sub-base, reforço do subleito e subleito.
Os coeficientes de equivalência estruturais são obtidos por meio da Tabela 3, que correlaciona
o coeficiente com o tipo de material.
Tabela 3 - Coeficiente de equivalência estrutural DNIT
Fonte: SOUZA, 1981 apud BALBO, 2007.
6. Dimensionamento pelo Método Mecanístico-Empírico – ME (SisPavBr)
Nesse método é considerado, além do critério de ruptura, o envelhecimento da mistura
asfáltica devido à exposição ao sol e intempéries ao passar do tempo, pois o módulo de
resiliência e da resistência à tração da mistura asfáltica diminuem com o aumento da
temperatura no decorrer do dia e com o tempo de uso do pavimento ocorre modificações nas

14
características químicas e reológicas do CAP, aumentando a sua consistência (MEDINA &
MOTTA, 2015).
A equação de Witczak & Mirza (1995), nos trabalhos de Franco, indica a estimativa de
envelhecimento.
Franco (2007) fez assim, avaliou a evolução do envelhecimento do ligante em relação à
temperatura, bem como a evolução do módulo dinâmico e, desta forma, implementou esta
técnica e a realizou por meio do SisPav, que caracteriza a mistura asfáltica com base no
módulo de resiliência, coeficiente de Poisson, granulometria da mistura, parâmetros de
viscosidade do ligante e índices volumétricos.
O método também considera o efeito de cada configuração do eixo sobre o pavimento, onde
de forma individual o programa efetua o cálculo das tensões e deformações nos pontos
críticos da estrutura (MEDINA & MOTTA, 2015). Como análise final o método dimensiona a
estrutura com base nos dados de entrada e determina a espessura que atende aos critérios de
projeto. Possibilitando também verificar os dados e requisitos informados pelo projetista
confirmando se a estrutura suporta durante a vida de projeto. É possível obter as estimativas
de afundamento de trilha de roda e danos relativos à deflexão máxima na superfície do
pavimento, bem como a tensão limite no topo do subleito (MEDINA & MOTTA, 2015). O
software implementado por Franco verifica os danos acumulados por fadiga no revestimento
asfáltico e se necessário nas camadas de base cimentadas.
7. Resultados
Utilizando as considerações acima e aplicadas o dimensionamento pelo método do DNER,
baseadas nas espessuras mínimas previstas pelo método foi utilizado, para experimento, o
valor do número N de 2,5x106
(USACE). Os resultados, considerando os diferentes CBR de
subleito, se mostraram conforme abaixo:
Espessura Base = 15 cm
CBR Subleito = 10 %
Espessura Sub-base = 16 cm
Espessura Revestimento = 5,0 cm Espessura Revestimento = 5,0 cm
CBR Subleito = 15 %
Espessura Revestimento = 5,0 cm
CBR Subleito = 5 %
Já para o dimensionamento sobe o critério Mecanístico-Empírico, utilizando o Software
SisPavBr, obtemos os seguintes resultados considerando também o valor do número “N” de
2,5x106
(USACE) e analisando o módulo de resiliência do Pavimento em relação ao CBR
aplicado no Método do DNER. Os resultados obtidos se apresentam conforme abaixo:

15
MR Subleito (MPa) = 53 MR Subleito (MPa) = 110 MR Subleito (MPa) = 124
Espessura Revestimento = 6,8 cm
Espessura Base = 15 cm Espessura Base = 15 cm Espessura Base = 15 cm
Espessura Sub-base = 34 cm Espessura Sub-base = 16 cm Espessura Sub-base = 16 cm
Espessura Revestimento = 6,3 cm Espessura Revestimento = 6,9 cm
Ao observarmos acima, os resultados obtidos pelos dois métodos, ou seja, a referência
(DNIT) em relação ao dimensionamento feito pelo Software SisPavBR, obedecendo as
mesmas correlações como espessura do revestimento, número N de 2,5 x de 106
(USACE),
relacionados aos CBR’s do método DNIT com os três Módulos de Resiliência do Subleito
(MR), para a mesma espessura da base e sub-base entre eles, tivemos um aumento em torno
de 35% na espessura do revestimento asfáltico, ou seja, uma ordem menor que 2 cm a mais
para o método Mecanístico-Empírico. Essa ordem de grandeza torna-se maior ainda se
considerarmos, por exemplo, um número N para tráfego muito pesado como 1,0x108
, pois os
resultados se mostraram assustadores levando a um aumento de 7 cm na espessura do
revestimento em relação ao método do DNIT, ou seja, 56% de aumento e isso para um grau
de confiabilidade de 50%.
8. Conclusão
Diante da pesquisa acima, concluímos que o dimensionamento da camada de reforço pelo
método mecanístico-empírico resultou em espessuras significativamente maiores do que as
obtidas utilizando os métodos empíricos homologados pelo DNIT, para todos os níveis de
confiabilidade.
Por fim observamos que os pavimentos projetados no Brasil pelo Método do DNIT estão com
certa defasagem nas formas de dimensionamento, ou seja, os projetos atuais realizados no
país por meio deste método estão muito aquém do necessário para o período de projeto
especificado e assim carecem de revisão urgente, pois o embasamento empírico não atende as
realidades do tráfego de hoje, bem como da tecnologia envolvida nos veículos tipos
9. Referências
http://www.popmundi.com.br/noticias/2016/10/27/pesquisa-revela-que-metade-das-rodovias-
tem-problemas-no-pais/
http://www.cnt.org.br/Imprensa/noticia/brasil-tem-apenas-12-da-malha-rodoviaria-com-
pavimento. Acessado em: 18/06/2017.
PAVESYS, Curso de Pavimentação – ANTT, Brasília, DF, março de 2017.
DNIT - Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. PRO 009. Avaliação
subjetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos. Instituto de Pesquisas
Rodoviárias. Rio de Janeiro, RJ, 2003.
__________. MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Rio de
Janeiro, RJ, 2006.
MARQUES, Prof. Geraldo L. O. – Pavimentação - Faculdade de Engenharia Universidade
Federal de Juiz de Fora.
http://jornalggn.com.br/blog/rdmaestri/lei-8666-de-licitacoes-e-contratos-a-origem. Acessado
em: 05/05/2017.
HVEEN, F.N. (1955). Pavement deflection and fatigue failures.

16
https://search.usa.gov/search/docs?utf8=%E2%9C%93&affiliate=dot-
fhwa&dc=2557&query=FHWA&commit=Search. Acessado em: 16/05/2017
FRANCO, F.A.C.P., Método de Dimensionamento Mecanístico-Empírico de Pavimentos
Asfálticos – SisPav. Tese de D.Sc. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2007.
Fernandes, W. D. Análise Comparativa entre os Métodos de Dimensionamento de Pavimentos
Flexíveis do Brasil e o Método da AASHTO, Dissertação de Mestrado, UFSM, Santa Maria –
RS, 2016.
MEDINA, J.; Mecânica dos Pavimentos. Editora UFRJ. Rio de Janeiro, RJ,1997.
MEDINA, J.; MOTTA, L. M. G. Mecânica dos Pavimentos. 3ª Ed. Editora Interciência. Rio
de Janeiro, RJ, 2015.
MOTTA, L.M.G., Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis; Critério de
Confiabilidade e Ensaios de Cargas Repetidas. Tese de D.Sc. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,
RJ, 1991.
COUTINHO, João Camilo Penna. Dimensionamento de pavimento asfáltico: comparação do
método do DNER com um método mecanístico - empírico aplicada a um trecho. Dissertação.
Ouro Preto, 2011.
PINTO, Rodrigo Lemos. Comparação entre o Dimensionamento de Reforço de Pavimentos
Asfálticos pelo Método Mecanístico-Empírico e os Métodos DNER-PRO 11/79 e DNER-
PRO 269/94 para um Segmento Homogêneo da BR-222/ce e Análise de Sensibilidade do
Programa SisPavBR.
PREUSSLER, E.S., Estudo da Deformação Resiliente de Pavimentos Flexíveis e Aplicação
ao Projeto de Camadas de Reforço. Tese de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ,
1983.

DIMENSIONAMENTO_DE_PAVIMENTOS_FLEXIVEIS.pdf

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a DIMENSIONAMENTO_DE_PAVIMENTOS_FLEXIVEIS.pdf

Mais de LOUISTELSON MOREIRA∴

DIMENSIONAMENTO_DE_PAVIMENTOS_FLEXIVEIS.pdf