PAVIMENTO RÍGIDO CONCRETO: UMA SOLUÇÃO SUSTENTÁVEL E EFICIENTE PARA INFRAESTRUTURAS VIÁRIAS

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10392799


Kethelyn da Silva Duarte
Murilo Santos Peixoto


RESUMO

Sabe-se que o Pavimento é uma estrutura composta de múltiplas camadas, tendo por finalidade suportar o tráfego e suas solicitações externas, proporcionando segurança a todos os que fizerem uso dele. Neste artigo objetiva-se uma revisão sistemática destes pavimentos, bem como a comparação deles, suas vantagens e desvantagens na sua aplicação e duração, buscando um melhor custo-benefício, durabilidade e consistência nas obras na Engenharia Civil. A metodologia deu-se através da coleta de dados de grandes autores e publicações, referentes ao tema proposto. Nas análises obtidas, conclui-se que a pavimentação rígida possui características mais vantajosas, no que tange a investimento, tornando-a mais viável na implantação de pavimentos.

Palavras-chave: Pavimento de concreto. Especificações. Requisitos mínimos.

ABSTRACT

It is known that the Pavement is a structure composed of multiple layers, with the purpose of supporting traffic and its external requests, providing security to all who use it. This article aims to systematically review these pavements, as well as compare them, their advantages and disadvantages in their application and duration, seeking better cost-benefit, durability and consistency in Civil Engineering works. The methodology was carried out through the collection of data from major authors and publications, relating to the proposed theme. In the analyzes obtained, it is concluded that rigid paving has more advantageous characteristics, in terms of investment, making it more viable in the implementation of pavements.

Keywords: Concrete floor. Specifications. Minimum requirements.

1  INTRODUÇÃO

O pavimento rígido é um tipo de pavimento utilizado em diversas estradas e vias urbanas. Ele é caracterizado pela sua resistência e durabilidade, sendo muito utilizado em locais de tráfego intenso, como rodovias e avenidas. Constituído por uma camada de concreto armado, o pavimento rígido torna-se é bastante resistente, podendo, portanto, suportar grandes cargas. Além disso, possui juntas de dilatação, que permitem a expansão e contração do concreto devido às variações de temperatura.

A pavimentação rígida é regulamentada por normas técnicas que estabelecem as diretrizes para o projeto, construção e manutenção das vias pavimentadas. No Brasil, as principais normas que regem a pavimentação rígida são: NBR 9781 (ABNT, 2013) – Pavimentos de concreto – Execução e controle, DNIT IPR – 714 (2005) – Manual de Pavimentos Rígidos.

Essas normas estabelecem critérios para dimensionamento da espessura da camada de concreto, resistência do concreto, juntas de dilatação, acabamento superficial, entre outros aspectos importantes para garantir a qualidade e durabilidade da pavimentação rígida.

Diante das boas propriedades apresentadas pelos Pavimentos Rígidos e de sua relevância na aplicabilidade em rodovias na Engenharia Civil, optou-se por este tema. Este trabalho trata de uma Revisão Bibliográfica de artigos relacionados, com o objetivo de compreender as características, vantagens e desvantagens em sua utilização.

2  REVISÃO DE LITERATURA
2.1  CONCEITO

O pavimento é uma estrutura de várias camadas assentadas sobre a terraplanagem. É destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços do tráfego e aos desgastes tornando mais durável a superfície, melhorando as condições de rolamento, proporcionando conforto e segurança (BERNUCCI et. al., 2006).

Estrutura de múltiplas camadas construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a resistir aos esforços oriundos do tráfego e a melhorar as condições de rolamento (ANDRADE, 2005).

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.

Segundo a Balbo (2009), o pavimento rígido retém a carga nas placas de concreto, tornando o subleito menos vulnerável a cargas pesadas, enquanto o pavimento flexível limita a carga no subleito, afetando a capacidade estrutural e a resposta ao tráfego veicular.

O pavimento rígido é composto principalmente por uma placa de concreto, o que lhe confere uma alta rigidez em comparação com as camadas inferiores. Essa rigidez permite que ele suporte cargas pesadas e ofereça uma superfície durável para estradas e outras aplicações com tráfego intenso (ARAÚJO et. al., 2016).

Para Bernucci et. al. (2008), na pavimentação rígida de concreto, o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland, onde fixa-se a espessura em função da resistência à flexão destas placas e das resistências das camadas subjacentes, podendo ser armadas ou não com barras de aço.

Para Guimarães (2011), o pavimento rígido tem uma maior durabilidade (geralmente tem uma vida útil média de 30 a 50 anos, podendo durar ainda mais com manutenção adequada). Já o pavimento flexível varia de 8 a 12 anos de duração.

2.2 CAMADAS DO PAVIMENTO RÍGIDO

O pavimento rígido é composto apenas por: subleito, sub-base e placa de concreto. Subleito é considerado a fundação do pavimento, ele é constituído pelo solo natural da região, que deve ser compactado e consolidado. É nessa camada que as tensões aplicadas pela carga serão descarregadas (BALBO, 2007).

Sub-base: Camada complementar à base. Deve ser usada quando não for aconselhável executar a base diretamente sobre o leito regularizado ou sobre o reforço, por circunstâncias técnico-econômicas. Pode ser usado para regularizar a espessura da base (DNIT, 2006).

Placa de concreto é a última camada do pavimento, por esse motivo deve fornecer ao usuário segurança e conforto, resistindo aos desgastes, recebendo assim, as cargas do tráfego, transmitindo-a as camadas inferiores (BALBO, 2007).

É camada, tanto quanto possível impermeável (exceto as CPA), que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada econômica e simultaneamente: a melhorar as condições do rolamento quanto ao conforto e a segurança; a resistir aos esforços horizontais que nele atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento (CRISTIANO e MAIA, 2014).

Percebe-se, portanto que, o pavimento rígido é composto por camadas estrategicamente projetadas para resistir às cargas do tráfego e proporcionar um desempenho, conforme ilustra a Figura 1.

Figura 1: Estrutura do Pavimento Rígido

Fonte: Bernucci, et. al., 2008.

A placa do pavimento rígido possui altíssima rigidez, fazendo com que suas camadas sofram tensões bem menores, como mostra na Figura 1.

2.3 TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

Existem diferentes tipos de pavimentos rígidos (concreto) utilizados em construções e estradas. Esses pavimentos são feitos de materiais sólidos e duráveis, que proporcionam uma superfície resistente e de longa duração.

Os principais materiais utilizados na execução da pavimentação em concreto são: cimento Portland (comum), agregados graúdos (britas), agregados miúdos (areia), água, aditivos químicos (tipo plastificantes), aço, fibras, selantes, materiais para juntas que podem ser de fibra ou de borracha.

2.3.1 Simples

Composto por placas que são separadas por juntas que controlam o fissuramento ocasionado pela retração, empenamento e dilatação térmica. Entre essas placas podem ser utilizadas barras de aço a fim de transferir esforços entre uma placa e outra (BALBO, 2007).

Este tipo de pavimento é constituído por placas de concreto de cimento Portland sem armaduras e com pequenas dimensões, sendo que o concreto é o responsável por suportar todos os esforços oriundos do trânsito. De acordo com a necessidade de projeto é recomendando ou não a utilização de barras de transferências, responsáveis por distribuir as tensões entre as placas (CUNHA, 2013).

2.3.2 Armado (PCA)

De acordo com Cristiano e Maia (2014), esse tipo de piso associa a ótima resistência à compressão do concreto à ótima resistência à tração das barras de aço. Como resultados obtêm placas de concreto de menor espessura e de dimensões maiores em relação aos pisos de concreto simples e aos pisos com armadura de retração.

A construção de pavimentos utiliza duas armaduras específicas: a superior, cuja função é fissuras decorrentes do controle hidráulico, e a inferior, responsável por conferir resistência à tração à placa. Nas práticas construtivas comuns, é frequente dividir a concretagem do piso em múltiplas etapas, empregando juntas de transferência. Essa abordagem é aplicada por razões logísticas e contribui para conferir à superfície do piso uma estrutura semelhante a uma placa extensa (BALBO, 2007).

2.3.3 Com armadura contínua (PCAC)

Concreto que tolera a fissuração de retração, transversalmente aleatoriamente. A armadura contínua, colocada pouco acima da armadura neutra na secção transversal da placa, cabe a tarefa de manter as faces fissuradas fortemente unidas. Não se executam juntas de contração nesses pavimentos, com exceção das construtivas (BALBO, 2007).

Para Oliveira (2000), o pavimento de concreto com armadura contínua possui uma armadura que se estende por toda a sua extensão, sendo posicionada a cerca de 1/3 da superfície da placa de concreto, permitindo a construção de placas de concreto com comprimentos maiores que 150 metros.

2.3.4 Protendido (PCPRO)

Permitem-se placas de grandes dimensões planas e com menores espessuras, trabalhando em regime elástico. Constituído da presença simultânea de armaduras convencionais e de cordoalhas protendidas, é realizada uma protensão previa ou posterior nas barras de aço, criando-se esforços de compressão na estrutura antes mesmo de sua solicitação por cargas externas. Durante a atuação dos carregamentos por veículos ou por efeitos ambientais, apenas ocorre tração no concreto protendido quando o esforço prévio de compressão é superado, permitindo 25 uma redução apreciável na espessura da placa, pela tolerância de maiores momentos fletores (BALBO, 2007).

Para Cristiano e Maia (2014), o piso de concreto protendido utiliza-se de uma armadura que é tracionada por macacos hidráulicos sendo essa força transferia à placa de concreto por meio de ancoragens situadas nas extremidades.

2.3.5 Whitetopping (WT)

O WT seja ele do tipo PCS ou PCA, é moldado diretamente sobre o pavimento preexistente, e indicado para vias urbanas e residenciais de baixo volume de tráfego, vias rurais, pavimentos industriais, pavimentos de aeroportos, essa tecnologia teve um grande incremento após a introdução de fibras de aço no mercado do concreto na construção civil (BALBO, 2007).

Para Cristiano e Maia (2014), consiste em uma nova camada de revestimento de um antigo pavimento seja ele asfáltico ou concreto, em que poderá ser PCS, PCA, PCAC, PCPRO ou PCPM, de acordo com a necessidade construtiva da situação.

2.3.6 Whitetopping Ultradelgado (WTUD)

O emprego do WTUD surgiu nos Estados Unidos da América no ano de 1991 quando, em setembro deste ano, a Associação das Concreteiras do Estado de Kentucky em parceria com a American Concrete Pavement Association (ACPA) aplicaram tal técnica próxima a um depósito de lixo na cidade de Louisville (BALBO, 2007).

O Whitetopping ou “pavimento branco” é um modelo de pavimentação para recapeamento e reabilitação de pavimentos asfálticos que apresentam algum defeito. Como nos outros tipos de pavimentos de concreto, as placas de concreto, sejam elas armadas ou não, são as responsáveis por suportar as tensões da carga de trânsito (GUIMARÂES, 2011).

Conforme Balbo (2007), o WTUD (Whitetopping Ultrafinely Dowelled) é um tipo de pavimento composto no qual placas de Concreto de Cimento Portland (CCP) são colocadas sobre o Concreto Asfáltico (CA) existente, trabalhando de forma aderida. Este pavimento viabiliza o uso de placas ultrafinas de CCP, que consistem em camadas finas de concreto com alta resistência. Essas placas são aplicadas sobre a superfície fresada do asfalto, funcionando por meio de flexão e deflexão. As juntas de contração são serradas com espaçamentos pequenos, e é empregada concreta de alta resistência.

Segundo Mesquita (2001), esse tipo de pavimento apresenta características como: poder ser usado para reabilitar o pavimento asfáltico independente do grau de deterioração; antes da aplicação é preciso fazer a preparação da base para melhorar a aderência entre as camadas de concreto e do pavimento flexível; redução com os gastos de iluminação pública já que reflete a luz melhor.

A vantagem deste tipo de pavimento está relacionada principalmente a técnica utilizada. Além de reaproveitar a estrutura do pavimento flexível já existente, possui durabilidade idêntica à de um pavimento novo de concreto, com expectativas de serviço de mais ou menos 30 anos (CARVALHO, 2015).

2.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS

Uma das principais vantagens do pavimento rígido é a sua durabilidade e resistência, capaz de suportar o tráfego pesado e as condições climáticas extremas, tornando-o uma escolha confiável para projetos de grande escala. Quando bem construído e mantido, ele pode durar décadas sem a necessidade de grandes intervenções. Além disso, o concreto utilizado no pavimento rígido é um material sustentável, pois pode ser reciclado e reutilizado em novas construções a sua manutenção é geralmente menos dispendiosa do que outros tipos de pavimento, como asfalto.

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, corredores exclusivos para ônibus, indústrias, portos (SILVA e 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 ela é dimensionada para determinado tipo de tráfego, de forma a não transmitir cargas desnecessárias as camadas inferiores (ANDRADE JUNIOR e REIS, 2018).

O pavimento rígido de concreto possui capacidade de resistir a altas cargas de tráfego. O concreto é capaz de suportar caminhões pesados e outros veículos grandes sem sofrer danos significativos. Isso faz com que seja uma escolha popular para estradas e aeroportos que precisam suportar grandes volumes de tráfego.

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 (MEAN; ANANIAS e OLIVEIRA, 2011).

Além disso, o pavimento rígido de concreto é altamente resistente às condições climáticas extremas. Ele pode suportar temperaturas extremas, chuva forte e neve pesada sem sofrer danos significativos. Isso é especialmente importante em áreas com clima imprevisível ou extremo.

De acordo com um estudo conduzido pelo Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, foi observado que os caminhões podem alcançar uma economia de até 11% de combustível ao trafegarem em rodovias de concreto. Essa economia pode atingir até 17%, e é atribuída à superfície rígida do pavimento de concreto, que mantém sua forma. Isso resulta em uma menor resistência ao rolamento, exigindo menos esforço mecânico por parte dos veículos (MEAN; ANANIAS e; OLIVEIRA, 2011).

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).

Para Silva (2018), além disso, o pavimento rígido de concreto também contribui para um menor custo social relacionado às vias, abrangendo o custo operacional dos veículos, o tempo gasto nas viagens e o conforto dos usuários. Devido à sua baixa deformação, é raro o surgimento de buracos, trilhas de roda ou irregularidades que podem causar desconforto aos motoristas. Essa característica resulta em uma menor necessidade de manutenção dos veículos, reduzindo os gastos associados.

De acordo com Mean, Ananias e, Oliveira (2011), o valor do Preço unitário por m² de pavimento em concreto é de R$ 149,09, enquanto o Preço unitário por m² de pavimento em asfalto, custa: R$ 105,64.

O pavimento rígido também apresenta algumas desvantagens. Uma delas é o custo inicial mais elevado quando comparado com o pavimento flexível. Além disso, a construção e manutenção do pavimento rígido requerem mão de obra especializada e equipamentos específico (PORTO e FERNANDES, 2015).

Apesar das desvantagens, o pavimento rígido é uma opção muito utilizada em locais de tráfego intenso, onde a durabilidade e resistência são fundamentais. Com o avanço da tecnologia, novos materiais e técnicas de construção têm sido desenvolvidos para melhorar ainda mais as características desse tipo de pavimento.

2.5 RESISTÊNCIA INDICADA NO PAVIMENTO RÍGIDO CONCRETO

Para pavimentos rígidos, o concreto utilizado deve apresentar a resistência característica à tração na flexão definida no projeto, normalmente em torno de 4,5 MPa. No caso de pavimentos estruturalmente armados, é necessária uma resistência característica à compressão axial de 30 Mpa (DNIT, 2005).

De acordo com DNIT (2005), para garantir a durabilidade do pavimento, é necessário que o concreto apresente baixa variação volumétrica e trabalhabilidade adequada para o equipamento utilizado no espalhamento, adensamento e acabamento. Além disso, o consumo de cimento deve ser igual ou superior a 320 kg/m³ de concreto.

No concreto utilizado para pavimentos, os principais aspectos na definição do traço são a relação água-cimento, o teor de argamassa e o teor de água. O teor de água pode ser expresso como água unitária (consumo de água por m³ de concreto) ou pela relação água-mistura seca. Esses parâmetros têm limites próximos entre si, o que reduz a necessidade de experimentação extensiva (DNIT, 2005).

3  CONCLUSÕES

A pavimentação de uma via permite um tráfego seguro, confortável e fluente, reduzindo a probabilidade de acidentes e o tempo de viagem para os usuários. A objetividade de implantar um pavimento de boa qualidade e com as melhores condições possíveis garante a satisfação do homem ao realizar seu deslocamento.

O Pavimento de concreto é amplamente utilizado em várias infraestruturas, como rodovias, corredores de ônibus, portos e aeroportos. Isso se deve ao fato de ser altamente resistente e ter uma vida útil mais longa em comparação com outros tipos de pavimentos. Além disso, o uso desse sistema oferece benefícios como economia de combustível e melhor qualidade, além de não sofrer deformações plásticas ou formação de buracos.

Dentre a vantagens em relação ao pavimento flexível, são: maior durabilidade e resistência; mais sustentável, economia de iluminação pública, mais confiável, mais sofisticada e menor custo de manutenção e conservação.

A pavimentação rígida pode ter uma vida útil significativamente maior em comparação com outros tipos de pavimentação, resultando em menos necessidade de reparos e substituições frequentes. Possui alta resistência e durabilidade, suportando cargas pesadas e tráfego intenso ao longo do tempo, maior economia de combustível, uma vez que oferece menor resistência ao rolamento, resultando em menor consumo de combustível para os veículos.

Conclui-se, neste estudo, que tanto o pavimento rígido (concreto) quanto o pavimento asfáltico possuem suas vantagens e desvantagens. A escolha entre eles dependerá das necessidades específicas do projeto, considerando fatores como custo, durabilidade, tráfego esperado e condições climáticas locais.

Contudo, a pavimentação rígida, apresenta um custo inicial mais elevado (elaboração e execução), embora seja mais barata (quando analisado os custos futuros-manutenção e conservação).

Assim, esse artigo oferece vantagens significativas através dos conhecimentos atualizados e aprofundados para acadêmicos e profissionais da Engenharia Civil, sobre construção e manutenção de pavimentos rígidos de concreto. Isso permite que eles aprimorem suas habilidades técnicas, tomem decisões embasadas e implementem soluções eficientes em suas obras, contribuindo para a qualidade, durabilidade e sustentabilidade das infraestruturas viárias.

REFERÊNCIAS

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