APS Estradas e aeroportos

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APS – Estradas e Aeroportos
Fabiano Aparecido de Brito F342AH8
Filipe Pestilo de Assis Pinto N7271J2
Gabriel Florêncio Martins Montanaro N7320B3
Resumo
Este trabalho tem como objetivo realizar a análise e o dimensionamento do perfil de pavimento flexível da Rota 33G, situada na Avenida Jacu Pêssego, no município de São Paulo. O estudo foi elaborado com base em informações coletadas em fontes digitais, especialmente no portal da Companhia de Engenharia de Tráfego de São Paulo, utilizando como fundamento teórico a disciplina de Estradas e Aeroportos. O desenvolvimento do trabalho aborda detalhadamente as etapas do processo, incluindo os critérios adotados, as especificações técnicas aplicáveis e o dimensionamento da via estudada. Adicionalmente, é apresentada uma maquete com a finalidade de facilitar a compreensão e a visualização do perfil de pavimento definido.
Palavras-chave: Dimensionamento de pavimentos; Pavimento flexível; Estradas e Aeroportos.
Introdução
De acordo com Santana (1993), o pavimento pode ser definido como uma estrutura implantada sobre a superfície resultante dos serviços de terraplenagem, cuja finalidade principal é proporcionar aos usuários condições adequadas de segurança e conforto. Esses requisitos devem ser alcançados sob a ótica da engenharia, buscando sempre a melhor qualidade possível aliada à redução de custos. Em diversas regiões, observa-se a inexistência de pavimentação adequada ou até mesmo a ausência total desse tipo de estrutura. No entanto, é fundamental compreender que um projeto de pavimento bem concebido e corretamente executado gera benefícios não apenas aos motoristas, mas à sociedade em geral, especialmente considerando que o Brasil utiliza majoritariamente o sistema rodoviário como meio de transporte.
A infraestrutura de transportes exerce papel essencial no desenvolvimento econômico dos países e na melhoria da qualidade de vida da população. Trata-se de um fator estratégico de competitividade, uma vez que sistemas de transporte eficientes e modernos contribuem para a diminuição dos custos logísticos. Segundo dados da FIESP (2019), a frota rodoviária brasileira apresentou crescimento médio anual de 7,5% entre os anos de 2000 e 2016, passando de aproximadamente 29,7 milhões para 93,9 milhões de veículos licenciados, o que intensifica a necessidade de estruturas viárias adequadas e bem dimensionadas.
Os pavimentos podem ser classificados basicamente em dois tipos: rígidos e flexíveis. A principal distinção entre eles está relacionada à forma como as cargas provenientes do tráfego são distribuídas ao subleito. Conforme o Manual de Pavimentação do DNIT, o pavimento flexível caracteriza-se por apresentar deformações elásticas significativas em todas as suas camadas quando submetido ao carregamento. Já o pavimento rígido possui um revestimento com elevada rigidez em relação às camadas inferiores, sendo responsável por absorver a maior parte das tensões geradas pelas cargas aplicadas.
Objetivo
Este trabalho acadêmico tem como finalidade aplicar, de forma prática, os conhecimentos adquiridos na disciplina de Estradas e Aeroportos, por meio da elaboração e do desenvolvimento de um projeto de pavimentação destinado a uma via com fluxo de tráfego projetado para um período de 10 anos. A proposta busca estimular o aprofundamento teórico dos alunos, associando-o à aplicação prática em escala reduzida, sem desconsiderar o atendimento às normas técnicas e regulamentações vigentes.
Além disso, a elaboração do relatório contempla a produção da parte textual que fundamenta a concepção de uma maquete, destinada à visualização dos elementos estruturais da fundação e das camadas do solo. O trabalho também tem como objetivo promover o desenvolvimento interpessoal dos participantes, incentivando a cooperação e o trabalho em equipe entre os integrantes do grupo.
Metodologia
Para a obtenção dos resultados e das conclusões referentes a este estudo, realizou-se uma análise da Avenida Jacu Pêssego, correspondente à Rota 33G, conforme descrito no Relatório MSVP – Mobilidade no Sistema Viário Principal, elaborado no município de São Paulo. A metodologia adotada fundamenta-se em conceitos e pressupostos teóricos de reconhecida relevância para o dimensionamento de pavimentos flexíveis.
As análises desenvolvidas baseiam-se em fontes secundárias, como trabalhos acadêmicos, manuais técnicos, tabelas normativas e demais materiais especializados previamente selecionados. Desse modo, o trabalho segue o método conceitual, tendo como principal referência o Manual de Pavimentação nº 723 do DNIT. A utilização desse manual, aliada aos conteúdos abordados em sala de aula, possibilita a construção de uma análise criteriosa e o adequado dimensionamento da via estudada.
Revisão Teórica
4.1 Histórico
A literatura técnica apresenta amplo conteúdo sobre a história das estradas. Estudos indicam que algumas das mais antigas vias pavimentadas não foram projetadas para veículos com rodas, mas sim para trenós utilizados no transporte de cargas. Durante a construção das pirâmides no Egito, entre 2600 e 2400 a.C., foram implantadas vias compostas por grandes lajes justapostas sobre bases com elevada capacidade de suporte.
Com o objetivo de reduzir o atrito durante o deslocamento das cargas, utilizava-se a umidificação constante das superfícies, por meio de água, óleo ou musgo molhado, conforme descrito por Bradbury (1938). Ao longo do tempo, as estradas inicialmente constituídas apenas por solo natural passaram a incorporar pequenos fragmentos de pedra, sílex e outros materiais pétreos. A diversidade das estradas romanas está diretamente relacionada à disponibilidade desses materiais em cada região. Somente a partir do século II, placas de pedras de maiores dimensões passaram a ser empregadas com maior frequência, sobretudo nos principais centros urbanos.
A primeira estrada pavimentada do Brasil foi a Estrada União e Indústria, considerada também a primeira rodovia concedida do país. A via estabelecia a ligação entre os municípios de Petrópolis e Juiz de Fora, sendo oficialmente inaugurada em 23 de junho de 1861 pelo imperador Dom Pedro II. O empreendimento foi idealizado pelo comendador Mariano Procópio e apresentava aproximadamente sete metros de largura, com leito estabilizado, compactado e revestido em macadame, além de um sistema de drenagem cuidadosamente executado por meio de valetas em alvenaria.
No contexto brasileiro, o dimensionamento de estruturas de pavimentação é orientado, de forma geral, pelo método estabelecido no Manual de Pavimentação do DNIT. Esse procedimento considera, principalmente, o volume de tráfego de veículos e o índice de resistência do solo, expresso pelo California Bearing Ratio (CBR), como parâmetros fundamentais para a definição das camadas do pavimento.
4.2 Projeto de Pavimentação
O desenvolvimento de um projeto de pavimentação exige o cumprimento de etapas essenciais, que abrangem desde os estudos iniciais de reconhecimento do terreno e realização de sondagens até as fases de execução e manutenção da obra. Cada uma dessas etapas é indispensável para garantir a viabilidade técnica, econômica e funcional da estrutura projetada.
4.2.1 Estudo Preliminar
Em qualquer projeto de engenharia civil, torna-se indispensável a realização de um estudo preliminar da área onde a obra será implantada. Essa etapa tem como objetivo avaliar a viabilidade do empreendimento, analisando custos, alternativas técnicas e condicionantes do local. Para isso, busca-se o contato direto com as características físicas da região por meio de reconhecimentos iniciais, utilizando documentos de apoio como mapas geológicos, dados de projetos existentes na área de influência e informações históricas relacionadas ao tráfego. A análise desses elementos permite antecipar as investigações necessárias para a etapa seguinte, correspondente ao projeto básico.
4.2.2 Estudo do Local
O levantamento do local onde será executada a pavimentação constitui uma das primeiras atividadesdo projeto. Nessa fase, além da definição do trecho a ser pavimentado, são identificados os pontos adequados para a realização das sondagens, com o objetivo de determinar as características do terreno e o tipo de solo presente. Essas informações são fundamentais para a escolha dos materiais e para o correto dimensionamento das camadas estruturais do pavimento.
A norma DNER-ME 162/94, elaborada pelo DNER, estabelece um procedimento para a determinação da relação entre o teor de umidade e a massa específica seca do solo. A partir desse ensaio, torna-se possível traçar a curva de compactação, bem como identificar a massa específica seca máxima e a umidade ótima do solo. Esses parâmetros são fundamentais para a avaliação do comportamento do material quando submetido à compactação.
O Índice de Suporte Califórnia (CBR) é utilizado para avaliar a capacidade de suporte do solo, permitindo estimar sua resistência e o potencial de expansão. Essas informações são essenciais para o correto dimensionamento das espessuras das camadas do pavimento e para a definição de eventuais tratamentos necessários, de modo a evitar falhas prematuras e o desgaste antecipado da estrutura pavimentada.
4.2.3 Tráfego
De acordo com a Instrução de Pavimentação do DER, publicada em janeiro de 2006, o tráfego utilizado no dimensionamento de pavimentos pode ser caracterizado por diferentes metodologias. No entanto, a abordagem mais empregada consiste na determinação do número “N”, que representa o total de repetições equivalentes de um eixo simples padrão com rodas duplas, submetido a uma carga de 80 kN, ao longo do período de projeto.
No caso específico do dimensionamento de pavimentos rígidos, pode-se utilizar o número acumulado de repetições dos diversos tipos de eixos e cargas previstas durante a vida útil do pavimento. No Brasil, a maioria dos métodos de dimensionamento de pavimentos adota o número “N” como parâmetro principal, com exceção do método desenvolvido pela Portland Cement Association (PCA), que se baseia diretamente no número acumulado de repetições de diferentes configurações de eixos e cargas.
O número “N” corresponde à conversão de todos os tipos de eixos e cargas dos veículos comerciais que trafegarão sobre o pavimento em um eixo simples padrão equivalente de rodas duplas com carga de 80 kN. No cálculo desse parâmetro, consideram-se exclusivamente os veículos comerciais, uma vez que as cargas transmitidas pelos automóveis são consideradas desprezíveis quando comparadas às solicitantes geradas pelo tráfego pesado.
Desenvolvimento
Para o desenvolvimento deste trabalho, foram adotados como referência os dados apresentados na pesquisa realizada em 2017 e publicada no Relatório MSVP – Mobilidade no Sistema Viário Principal, elaborado no município de São Paulo. Essas informações fornecem as premissas fundamentais para a caracterização da engenharia de tráfego e, neste estudo acadêmico, servem de base para a realização dos cálculos necessários e para o adequado dimensionamento da estrutura do pavimento.
A etapa inicial do trabalho consistiu na seleção de uma das 24 rotas disponibilizadas pelo MSVP, levando-se em consideração as características do tráfego. Dessa forma, optou-se por vias que apresentassem maior circulação de veículos pesados, como ônibus e caminhões, possibilitando a realização de cálculos mais próximos daqueles encontrados na prática profissional. A rota escolhida foi a 33G, cujos gráficos e tabelas correspondentes encontram-se apresentados nos Anexos 1 a 4.
Após a definição da rota, estabeleceu-se como área de estudo a Avenida Jacu Pêssego, no trecho compreendido entre a Avenida Ragueb Chohfi e a Rodovia Ayrton Senna. O segmento analisado possui extensão aproximada de 13.600 metros, conforme ilustrado no mapa apresentado a seguir.
As tabelas apresentadas têm como finalidade a análise do tráfego, considerando o conjunto de veículos que transitam por um ponto específico da via, denominado centróide, o qual representa de forma pontual a respectiva zona de estudo. Deve-se levar em conta que o volume de veículos ao longo de uma via não se mantém constante ao longo do tempo, uma vez que o volume diário médio apresenta variações conforme o período analisado. Em função disso, as tabelas de contagem volumétrica incluem, além do fator horário de pico, o volume equivalente correspondente a esse intervalo.
A partir da avaliação dos valores máximos do fator horário de pico (FHP) e do volume horário total equivalente, tanto no pico da manhã quanto no pico da tarde, conforme as Tabelas das páginas 162 e 163 da Pesquisa de Monitoramento da Mobilidade – 2017, elaborada pela CET, é possível identificar os pontos de maior concentração de tráfego na Rota 33G, localizada na Avenida Jacu Pêssego (dados apresentados em anexo). A análise demonstra que o Ponto 3 é responsável pela maior geração de tráfego, tanto no sentido Rodovia Ayrton Senna – Avenida Ragueb Chohfi quanto no sentido oposto, especialmente durante o pico da tarde, conforme indicado nas tabelas correspondentes.
FONTE CTESP, (2017)
FONTE CTESP, (2017)
Dessa forma, a partir da análise dos dados referentes à rota, aos sentidos de tráfego e aos pontos avaliados, verifica-se que o intervalo entre 17h30 e 18h30 corresponde ao período de maior intensidade do trânsito, caracterizando-se como o horário de maior volume veicular. Em razão disso, o dimensionamento da via foi realizado considerando a condição mais crítica de operação. Após a definição do ponto com maior fluxo, torna-se necessário efetuar os cálculos para a conversão do VHP (Volume da Hora de Pico) em VDM (Volume Diário Médio), o que implica a extrapolação dos dados amostrados para o período completo de 24 horas.
Essa conversão foi realizada individualmente para cada categoria de veículo considerada na pesquisa, sendo excluídos os veículos leves, como automóveis, motocicletas e bicicletas, uma vez que as cargas por eles transmitidas ao solo apresentam influência pouco significativa quando comparadas às solicitantes geradas por ônibus e caminhões. Considerando que os dados disponíveis foram coletados apenas em períodos específicos do dia, das 7h às 10h e das 17h às 20h, tornou-se necessário o uso da expressão Fpd, conforme apresentada no Manual do DNIT, especificamente na página 200, a qual é detalhada no memorial de cálculo deste trabalho.
Na sequência, aplicou-se o fator de expansão do tráfego com o objetivo de dimensionar o pavimento para um horizonte de projeto de 10 anos. Conforme estabelecido no edital da Atividade Prática Supervisionada, adotou-se o ano de 2019 como base para a projeção. De acordo com o Manual nº 723 do DNIT, no que se refere à adoção de taxas de crescimento anual, considera-se que tais variações ocorrem de forma relativamente lenta. Diante da limitação de informações sobre variáveis socioeconômicas, recomenda-se a utilização de uma taxa média de crescimento anual de 3%, valor compatível com o crescimento econômico nacional.
O dimensionamento do pavimento é realizado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo padrão ao longo do período de projeto definido. Para isso, é necessário estabelecer parâmetros relacionados ao tráfego, como o carregamento da frota e os fatores de equivalência de carga. O fator de veículos (Fv) destaca-se como um dos principais elementos para a determinação do número N, podendo ser obtido por meio do método da AASHTO ou pelo método do USACE.
Neste trabalho, optou-se pela aplicação do método do USACE, no qual o fator de veículos é calculado por meio da multiplicação do somatório dos fatores de equivalência de carga por eixo (FC) pelo somatório dos fatores de equivalência de carga (FE), conforme as tabelas e diretrizes estabelecidas no manual do DNIT.
Os valores do parâmetro P encontram-se apresentados no memorial de cálculo, sendo determinados a partir da média das cargas correspondentes a cada categoria de veículo analisada. Com base nas informações contidas nas Tabelas das Figuras 1 e 2, torna-se necessária a avaliação dassolicitações impostas à via, considerando tanto o peso dos veículos quanto a frequência com que estes trafegam pelo ponto em estudo.
Após a realização desses cálculos e a obtenção dos respectivos somatórios, procede-se à aplicação da expressão utilizada para a determinação do número N. A partir desse resultado, o pavimento pode ser dimensionado conforme as diretrizes relativas às espessuras das camadas estruturais estabelecidas no manual do DNIT, realizando-se, posteriormente, a comparação dos valores obtidos com aqueles apresentados no ábaco correspondente.
Memorial de Cálculo
O volume horário de veículos é obtido por meio da soma dos fluxos nos dois sentidos de tráfego, conforme a expressão:
em que: VPh: volume de veículos por hora no período de pico. 
Para a conversão do VHP em VDM (Volume Diário Médio), utiliza-se a relação definida pelo fator de expansão diário apresentado no Manual nº 723 do DNIT, expressa por:
O trecho analisado é caracterizado pela predominância de veículos leves e por uma quantidade reduzida de veículos pesados, o que influencia diretamente o número de solicitações atuantes sobre o pavimento. Esse número é determinado conforme a expressão:
em que:
· Vt corresponde ao volume total de tráfego ao longo do período de projeto; 
· Fv representa o fator de veículo. 
O fator de veículo é obtido a partir da multiplicação do fator de eixo pelo fator de carga, conforme indicado a seguir:
sendo:
· Fv: fator de veículo; 
· Fe: fator de eixo; 
· Fc: fator de carga. 
O cálculo do fator de eixo é realizado considerando a distribuição percentual dos veículos de acordo com o número de eixos, conforme a expressão:
onde:
· p₂ é a porcentagem de veículos com dois eixos; 
· p₃ é a porcentagem de veículos com três eixos; 
· pₙ corresponde à porcentagem de veículos com n eixos. 
Por sua vez, o fator de carga é determinado por meio do somatório ponderado das categorias de eixos, conforme a equação:
em que:
· Pj representa a porcentagem de veículos pertencentes à categoria de eixo j; 
· FECj corresponde ao fator de equivalência de carga da categoria de eixo j.
O fator de veículo é obtido pela multiplicação do fator de eixo pelo fator de carga, conforme apresentado a seguir:
Substituindo-se os valores calculados:
O número total de solicitações atuantes no pavimento é determinado pela expressão:
onde corresponde ao volume total de tráfego no período de projeto. Assim, tem-se:
Portanto, o número de solicitações do pavimento resulta em:
Para o dimensionamento das espessuras das camadas do pavimento, devem ser utilizados a tabela de espessuras recomendadas para base granular (Figura Z), as inequações 1, 2 e 3, o ábaco para dimensionamento de pavimentos flexíveis (Figura X) e a tabela de coeficientes de equivalência estrutural (Figura Y).
Outro parâmetro relevante, fornecido pelo manual da APS, refere-se ao CBR de projeto, cujo valor adotado é igual a 10%.
As inequações utilizadas no dimensionamento estrutural são apresentadas a seguir:
De acordo com a tabela de coeficientes de equivalência estrutural, adotam-se os seguintes valores dos coeficientes :
· Revestimento em concreto asfáltico: ; 
· Base: ; 
· Sub-base: . 
Dimensionamento das espessuras das camadas do pavimento
A partir dos dados de CBR de projeto, considerando-se os valores mínimos exigidos para cada camada — base com CBR superior a 80% e sub-base com CBR superior a 20% — e do número de solicitações previamente determinado e plotado no ábaco, foram obtidas as espessuras necessárias das camadas do pavimento.
Ressalta-se que, nos casos em que o CBR da sub-base estiver associado a um número de solicitações , o manual do DNIT permite a substituição do termo por na inequação de dimensionamento. Dessa forma, procede-se aos cálculos conforme apresentado a seguir.
A espessura total do pavimento () é igual a 35 cm.
Aplicação das inequações
Resultados finais do dimensionamento
Com base nos cálculos realizados, obtiveram-se as seguintes espessuras para as camadas do pavimento:
· Revestimento betuminoso: 5 cm; 
· Base: 7 cm; 
· Sub-base: 18 cm. 
A espessura total do pavimento com equivalência estrutural é de 35 cm, enquanto a espessura total sem considerar a equivalência estrutural corresponde a 30 cm.
Conclusão
Apesar das dificuldades e dúvidas enfrentadas ao longo do desenvolvimento do trabalho, especialmente durante a realização dos cálculos necessários para o dimensionamento do pavimento, todos os objetivos inicialmente propostos foram plenamente alcançados. A orientação do professor, aliada ao uso de bibliografia complementar, possibilitou a ampliação dos conhecimentos teóricos e o esclarecimento das principais questões relacionadas ao tema estudado.
Após a conclusão da etapa teórica, a elaboração da maquete física mostrou-se fundamental para a melhor compreensão dos resultados obtidos e dos dados analisados, contribuindo para a visualização dos elementos estruturais do pavimento. Esse recurso auxiliou na consolidação do aprendizado, relacionando a teoria com a aplicação prática.
Por fim, destaca-se a dedicação e o comprometimento de todos os integrantes do grupo, fatores que resultaram em um trabalho colaborativo eficiente. O bom convívio e a cooperação entre os membros demonstram a importância do trabalho em equipe, aspecto essencial para a formação profissional e para a atuação no mercado de trabalho.
Bibliografia
BRADBURY, R. D. Reinforced Concrete Pavement. Washington, D.C.: Wire Reinforced Institute, 1938. Acesso em: 23 out. 2019.
CETSP. Mobilidade no Sistema Viário Principal – Volume e Velocidade (MSVP). São Paulo, 2017. Acesso em: 22 out. 2019.
DNIT. Manual de Estudos de Tráfego. Publicação IPR 723. Rio de Janeiro: DNIT, 2006. Acesso em: 22 out. 2019.
FIESP. Pavimento de vias no Brasil: infraestrutura de transportes terrestres rodoviários e cadeias produtivas da pavimentação. São Paulo: FIESP, 2017. Acesso em: 19 out. 2019.
SANTANA, Humberto. Manual de Pré-Misturados a Frio. 1993. Acesso em: 19 out. 2019.
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