Quebra de paradigma: pavimento rígido pelo mesmo custo inicial de pavimento flexível

Durante décadas, a engenharia rodoviária brasileira operou sob um dogma: pavimento rígido (concreto) é mais caro na implantação, e por isso o pavimento flexível (asfalto) seria a escolha “natural” quando o orçamento é limitado. 

Esse paradigma acabou!

Este documento apresenta análise, fundamentos e descrição técnica referente à viabilidade, pela redução de espessura dos pavimentos rígidos sem armadura convencionais, na implantação de pavimentos rígidos utilizando duas alternativas construtivas, a seguir:

A) Placas pré-moldadas articuladas, produzidas em concreto simples e dotadas de encaixes cilíndricos, tipo macho-e-fêmea, em substituição às barras para transferência de carga.

B) Pavimento rígido moldado in situ, em concreto simples, reforçado com macrofibras sintéticas estruturais, sem armaduras convencionais e barras de transferência substituídas por vigas baldrames de cisalhamento, em concreto, como alternativa ao modelo pré-moldado.

Ambas as soluções são avaliadas quanto ao custo inicial (CAPEX), desempenho e aplicabilidade, demonstrando viabilidade técnica para implantação com custo equivalente ao pavimento flexível.

Premissa tradicional e quebra de paradigma

A prática tradicional considera o pavimento rígido como solução de maior custo inicial devido à mão de obra especializada, consumo elevado de cimento, cura do concreto, necessidade de serragem de juntas, barras de transferência e ciclo lento de execução.

Com a utilização de ferramentas de cálculo dinâmico e preferencialmente, não linear, com recursos de reologias que permitem modelar o comportamento histerético dos materiais, componentes das camadas, do arranjo estrutural dos pavimentos rodoviários e o avanço de soluções industrializadas e de novos materiais, como o concreto reforçado com macrofibras estruturais, torna-se tecnicamente viável, a implantação de pavimentos rígidos, tanto pré-moldados quanto moldados in situ, com CAPEX equivalente ao pavimento flexível.

Essa equivalência representa uma quebra de paradigma nos critérios de projeto e contratação de obras viárias e industriais.

Alternativas com pavimento rígido

2.1 Alternativa A: placas pré-moldadas articuladas, tipo macho-e-fêmea em concreto simples vibrado e/ou vibro prensado

São placas independentes, pré-fabricadas, assentadas lado a lado com encaixe geométrico cilíndrico.

2.1.1 Características gerais:

• Placas pré-moldadas industriais.
• Encaixes cilíndricos macho–fêmea nas quatro faces verticais e de forma contínua.
• Assentamento podendo ser mecanizado, com elevada produtividade.
• Redução das espessuras estruturais pela presença da geometria articulada.
• Transferência lateral de carga sem barras metálicas.

2.1.2 Vantagens principais

• Execução extremamente rápida.
• Repetitividade dimensional e qualidade industrial.
• Redução de base granular.
• Liberação imediata ou quase imediata ao tráfego.

2.1.3 Como é possível do ponto de vista estrutural?

São placas independentes, pré-fabricadas, assentadas lado a lado com encaixe geométrico cilíndrico que:

• Controla rotação,
• Limita desnível vertical,
• Proporciona transferência de carga geométrica, não por barras,
• Gera amortecimento histerético parcial.
• Transferência predominantemente geométrica, via encaixe cilíndrico.
• Menor concentração de tensão ao redor de barras, caso existam na forma de armadura,

menos fadiga localizada.

• A junta funciona como rótula com amortecimento, atenuando tensões.
• O sistema pré-moldado articulado reduz pico de tensões e vibração transmitida entre placas.
• Cada placa tem liberdade de micro-rotação.
• Energia é parcialmente dissipada na junta (histerese controlada).
• Reduz dramaticamente a probabilidade de:
• fissuras por flexão em canto,
• perda de suporte nas bordas,
• “faulting” por diferença de nível.
• Sistemas articulados toleram melhor cargas repetidas.
• Dispensa colchão de areia, pois o encaixe absorve parte das tensões de borda e evita “rocking” ou balanço da placa.
• Base precisa ser apenas nivelada (cimento ou granular), não adere à placa.
• Instalação extremamente rápida.
• Trecho pode ser liberado em horas, não dias.
• Adequado para rodovias e aeroportos que não podem parar.
• Pré-moldado = maior velocidade de obra.
• Vida útil estimada: 30–50 anos, dependendo do concreto e geometria do encaixe.
• Manutenção modular: troca apenas da placa danificada.
• Junta não perde eficiência, pois não depende de barras corroíveis.
• Maior durabilidade e menor manutenção no sistema articulado.
• Sistema com comportamento estrutural superior, pois:
• reduz tensões,
• dissipa energia nas juntas,
• evita concentração de fadiga,
• Permite substituição modular.
• Tem instalação muito rápida.
• É particularmente vantajoso em trechos de alta solicitação dinâmica e grande fluxo de

carga.

2.2 Alternativa B: Pavimento rígido in situ em concreto reforçado com macrofibras

A segunda alternativa consiste na execução de pavimento rígido concretado no local, utilizando concreto simples reforçado com macrofibras, sem armadura passiva convencional e barras de transferência substituídas por vigas baldrames de cisalhamento, aumentando a histerese e consequentemente, aumentando o desempenho estrutural quanto à fadiga.

2.2.1 Características construtivas

• Concreto lançado e adensado em campo, com macrofibras distribuídas tridimensionalmente.
• Eliminação de telas metálicas e barras de transferência, conforme dosagem e projeto.
• Possibilidade de reduzir espaçamentos de juntas.
• Maior flexibilidade geométrica para adequação ao terreno.

2.2.2 Benefícios das macrofibras na solução in situ

• Controle eficaz da fissuração por retração.
• Aumento da tenacidade e capacidade pós-fissuração.
• Redução das operações de corte e selagem de juntas.
• Mitigação de corrosão por ausência de armaduras metálicas.
• Possibilidade de reduzir espessuras em relação ao concreto convencional.

2.2.3 Situações de uso recomendadas

• Trechos com geometrias irregulares.
• Calçamentos industriais onde o pré-moldado não é aplicável.
• Áreas de ampliação ou conexão com pavimentos existentes.
• Rotatórias, canaletas, sarjetas e transições estruturais.

2.2.4 Como é possível do ponto de vista estrutural?

E uma camada monolítica de concreto moldada, in situ, sobre um pavimento asfáltico existente. Pode ser:

• Em espessura entre 8–12 cm.

Estruturalmente, funciona como placas de concreto monolíticas, reforçadas com macrofibras sintéticas estruturais e com juntas serradas e barras de transferência substituídas por vigas baldrame de cisalhamento e que:

• Transfere cargas por vigas baldrames de cisalhamento nas juntas.
• Como não se usa barras de transferência, não ocorre falha por deterioração por histerese.
• Precisa controlar fissuras por retração e tensões de canto.
• Monolítico: alta rigidez, baixa deformabilidade.
• Tende a concentrar tensões em bordas e cantos.
• Não usa colchão de areia, mas requer:
• superfície fresada,
• aderência adequada,
• controle de fissuras.
• Execução rápida apenas se a área for pequena.
• Curado por 3 a 7 dias até liberação.
• Pela presença de macrofibras, não exige tanto controle ou rigor de aderência asfalto–concreto.

 Justificativas técnicas para a quebra do paradigma

A equivalência, e em muitos casos a superioridade, do pavimento rígido em custo inicial decorre de fundamentos mecânicos, estruturais, dinâmicos e econômicos que alteram completamente o balanço de custos quando analisados de modo científico.

Abaixo estão as justificativas técnicas organizadas por categorias, adequadas para justificar a metodologia usada através do cálculo dinâmico, não linear..

3.1 Justificativa Estrutural: Eficiência Mecânica do Pavimento Rígido

Tradicionalmente, o pavimento rígido é considerado mais caro por utilizar concreto. No entanto, o princípio estrutural básico do pavimento rígido é muito mais eficiente:

• A placa funciona como um grande elemento estrutural que distribui a carga em área muito maior.
• As macrofibras contribuem para amortecer o efeito histerético.
• As tensões transmitidas ao subleito são substancialmente menores.
• As deformações permanentes (rutting) praticamente não ocorrem.

Isso permite reduzir a espessura da fundação, reduzir insumos e eliminar reforços, ou seja: com menos material na infraestrutura, o custo inicial total cai.

3.2. Justificativa Dinâmica: Baixa Deflexão e Baixa Energia Dissipada

O comportamento dinâmico mostra que o pavimento rígido:

• deflete 3 a 10 vezes menos que o asfáltico;
• apresenta menor amplitude de vibração;
• dissipa menos energia por deformação elástica e viscoelástica;
• sofre menor tensão cíclica no subleito.

Com menor deflexão, menos camadas são necessárias, e isso altera o custo de maneira significativa. O que parecia “mais caro” (concreto) torna-se estruturalmente mais barato devido ao desempenho dinâmico superior.

3.3. Justificativa Construtiva: Ganhos de Produtividade e Redução de Equipamentos

Com peças pré-moldadas ou concreto simples com macrofibras:

• eliminam-se armaduras tradicionais, espaçadores e etapas de montagem;
• reduz-se o número de juntas;
• não há necessidade de vibroacabadora, usina de asfalto, transporte quente, controle térmico;
• o processo é simples, frio e rápido.

A execução fica mais curta, mais simples e com menos riscos e isso reduz custo direto.

3.4. Justificativa de Material: Macrofibras substituem aço e simplificam o sistema

O concreto simples reforçado com macrofibras:

• elimina telas metálicas;
• reduz fissuração;
• melhora tenacidade e pós-fissuração;
• permite redução de espessura da placa;
• reduz mão de obra, ferragens, prazo e logística.

O uso de macrofibras é um dos principais fatores que tornam o pavimento rígido economicamente viável no custo inicial.

3.5. Justificativa de Modularidade: Compartilhamento Estrutural entre Peças

Os módulos pré-moldados articulados (macho–fêmea cilíndrico):

• compartilham tensões dinamicamente;
• distribuem carga lateral;
• funcionam como placa contínua;
• reduzem momentos fletores;
• permitem espessuras menores e menos concreto.

A modularidade, que antes era vista como uma limitação, torna-se um reforço estrutural.

3.6. Justificativa Geotécnica: Menor Sensibilidade ao Subleito

O pavimento rígido é muito menos dependente:

• da rigidez do subleito;
• da variação de umidade;
• da compactação profunda.

Assim, dispensa ou reduz bases e sub-bases caras, o que altera o balanço de custos de forma significativa.

3.7. Justificativa de Ciclo de Vida: O Flexível Precisa Ser Mais Espesso para Igualar a Vida Útil

Quando projetados para a mesma vida útil, o pavimento flexível para equivalência precisa:

• de CAP modificado;
• de camadas grossas;
• de base reforçada;
• de alto controle térmico.

Isso aumenta muito o custo inicial do flexível, tornando-o equivalente ou superior ao do rígido.

3.8. Justificativa Econômica: Redução de Manutenção e Intervenções

O pavimento rígido:

• não forma trilhas de roda;
• tem mínima variação volumétrica;
• possui vida útil mais longa;
• exige manutenção mínima.

Mesmo que o custo inicial fosse igual (e hoje é menor), o ciclo de vida favorece fortemente o rígido.

3.9. Justificativa: O Paradigma Era Baseado em Premissas Antigas

O paradigma “pavimento rígido é mais caro” se baseava em:

• concreto com aço, alta armadura, grande espessura;
• execução lenta e complexa;
• ausência de macrofibras;
• ausência de tecnologia modular;
• comparação com pavimentos flexíveis muito mais simples.

Essas premissas não são mais reais.

Hoje:

• o concreto é mais eficiente;
• as macrofibras reduzem custos;
• os encaixes articulados aumentam desempenho;
• a execução é rápida;
• o asfalto moderno se tornou caro.

A engenharia evoluiu, mas o paradigma não, por isso é necessária a quebra técnica do modelo mental.

A quebra de paradigma é tecnicamente justificável porque:

• o pavimento rígido trabalha melhor estruturalmente;
• reduz drasticamente a deflexão dinâmica;
• precisa de menos camadas inferiores;
• reduz espessuras por ganho de eficiência;
• elimina armaduras com uso de macrofibras;
• simplifica execução e logística;
• tem custo menor de operação e manutenção;
• possui vida útil maior sem aumento de custo inicial.

Portanto, a equivalência ou superioridade econômica, no custo inicial do pavimento rígido, é resultado direto dos avanços técnicos e não um benefício circunstancial. No trabalho apresentado, o resultado direto, deve-se à utilização de ferramentas de cálculo estrutural dinâmico e não linear, com a utilização de reologias que incorporam efeitos histeréticos.

Por que a análise dinâmica é a solução?

A análise dinâmica é a solução porque representa com fidelidade o comportamento real dos pavimentos sob cargas em movimento retilíneo, algo que a análise puramente estática não consegue capturar.

Como o carregamento de um eixo é rápido, repetitivo e transiente, o pavimento se comporta como um sistema dinâmico, e não como um corpo estático.

A seguir estão as justificativas técnicas fundamentais.

4.1. O pavimento trabalha sob carga em movimento retilíneo, não sob carga parada

Um eixo de caminhão não aplica carga estática.

Ele aplica:

• cargas transientes,
• de curta duração,
• com alta repetitividade,
• com taxas de deformação elevadas.

Somente a análise dinâmica reproduz:

• deflexões instantâneas;
• modos de vibração;
• dissipação de energia;
• transferência de carga entre placas;
• efeitos de velocidade da carga.

A análise estática simplesmente não enxerga esses fenômenos.

4.2. A dinâmica revela o que realmente danifica o pavimento

O que deteriora pavimentos não é a carga máxima, mas:

• a variação cíclica da carga;
• as deformações repetidas;
• a energia transferida para o subleito;
• o amortecimento interno dos materiais;
• a deflexão ao longo do tempo.

Somente a análise dinâmica calcula:

• energia de deformação por ciclo;
• taxa de evolução do dano;
• acumulação de deformação permanente no flexível;
• amplitude de vibração na placa rígida.

E é justamente nesses parâmetros que o pavimento rígido é superior.

4.3. A análise dinâmica mostra a verdadeira diferença de desempenho entre rígido e flexível

O comportamento do pavimento rígido é quase puramente elástico, enquanto o do flexível é:

• viscoelástico;
• dependente de temperatura;
• sujeito a fluência;
• sensível à frequência da carga.

Com modelos dinâmicos:

• o pavimento flexível apresenta deflexões muito maiores;
• dissipa energia por deformação viscoelástica;
• acumula dano de forma acelerada.

Já o rígido:

• deflete pouco;
• transmite tensões menores ao subleito;
• quase não acumula deformação permanente.

Essa diferença não aparece na análise estática, mas salta aos olhos na análise dinâmica.

4.4. A dinâmica explica por que o pré-moldado funciona como placa contínua

Nos sistemas modulares articulados (macho–fêmea), a análise dinâmica capturou:

• transferência lateral de tensões;
• cooperação entre módulos vizinhos;
• redução de esforços em cada peça individual;
• aumento da área efetiva de suporte.

É esse efeito dinâmico de “placa compartilhada” que permite:

• reduzir espessura,
• diminuir volume de concreto,
• baixar o custo inicial.

Somente a análise dinâmica mostra esse fenômeno de maneira correta.

4.5. A análise dinâmica justifica a redução de camadas inferiores no pavimento rígido

A partir da deflexão dinâmica e da distribuição temporal da tensão vertical no subleito, comprova-se que:

• o pavimento rígido sobrecarrega muito menos a fundação;
• o subleito não sofre deformação acumulada;
• bases e sub-bases podem ser simplificados.

Essa simplificação é responsável por grande parte da economia, e só a dinâmica revela isso com precisão.

4.6. A análise dinâmica permite avaliar a vida útil real

A vida útil dos pavimentos depende da:

• amplitude de deflexão;
• frequência da carga;
• taxa de amortecimento do sistema;
• magnitude da energia acumulada por ciclo.

A análise dinâmica é a única que calcula:

• fadiga por flexão no rígido;
• deformação permanente no flexível;
• acúmulo de dano ao longo de milhões de ciclos.

Essas grandezas são invisíveis na análise estática.

4.7. A dinâmica explica tecnicamente a quebra de paradigma

O paradigma antigo (“concreto é mais caro que asfalto”) se baseava em:

• modelos estáticos;
• premissas de grande espessura;
• concreto armado pesado;
• ausência de macrofibras;
• pavimento pré-moldado sem articulação.

Quando aplicamos análise dinâmica moderna, descobrimos que:

• o rígido pode ser mais delgado;
• exige menos infraestrutura;
• não acumula dano significativo;
• distribui tensões melhor;
• dura mais;
• custa menos.

Ou seja, a análise dinâmica revela um comportamento estrutural muito superior, justificando plenamente o novo cenário.

A análise dinâmica é a solução porque:

Representa o comportamento real da carga em movimento.

Mostra os espectros de resposta, com os quais, pode-se prever os efeitos ressonante.

Mostra as deflexões e tensões que realmente causam danos.

Evidencia a superioridade estrutural do pavimento rígido.

Explica como sistemas pré-moldados compartilham cargas.

Mostra que bases e sub-bases do rígido podem ser reduzidas.

Permite projetar espessuras menores com segurança.

Demonstra que o rígido, inclusive pré-moldado, pode custar menos.

Portanto, sem análise dinâmica não é possível enxergar a verdadeira relação custo–desempenho, e é exatamente isso que fundamenta a quebra de paradigma.

Sugestão aos Órgãos Públicos sobre a Quebra de Paradigma no Uso de Pavimentos Rígidos Modulares e Concreto Reforçado com Macrofibras

Diante das evidências técnicas obtidas pela análise dinâmica dos pavimentos, recomenda-se que os órgãos públicos considerem formalmente a atualização dos critérios de projeto e de tomada de decisão relativos à seleção de tipos de pavimento, incorporando as tecnologias de pavimento rígido modular pré-moldado e concreto simples reforçado com macrofibras, concretado in situ, como alternativas plenamente viáveis do ponto de vista técnico, econômico e operacional.

A seguir estão as recomendações centrais.

5.1. Atualizar Normas e Diretrizes para Incluir Avaliação Dinâmica

Sugere-se que a avaliação de pavimentos deixe de considerar exclusivamente métodos empíricos ou estáticos e passe a incorporar:

• critérios de deflexão dinâmica;
• resposta à carga em movimento;
• acúmulo de dano por ciclos;
• transferência de carga entre placas (no caso dos modulares);
• comportamento viscoelástico do asfalto.

Isso permite que a comparação entre alternativas seja cientificamente equilibrada, revelando benefícios estruturais antes ignorados.

5.2. Incluir Formalmente os Pavimentos Rígidos Modulares e Concreto com Macrofibras como Alternativas de Projeto

Recomenda-se que os manuais e guias de pavimentação incluam explicitamente:

• pavimentos rígidos pré-moldados articulados;
• pavimentos rígidos monolíticos com reforço por macrofibras;
• soluções híbridas sobre bases estabilizadas ou granuladas.

A norma deve permitir que o projetista apresente essas soluções como alternativas equivalentes, sem barreiras procedimentais.

5.3. Adotar a Análise de Custo do Ciclo de Vida (LCCA) como Critério Obrigatório

Como o pavimento rígido apresenta:

• menor manutenção;
• maior vida útil;
• menor sensibilidade climática,
• o custo inicial deixa de ser o único parâmetro relevante.

Recomenda-se que licitações e estudos técnicos passem a adotar “Life-Cycle Cost Analysis” como critério obrigatório, não apenas o orçamento inicial.

5.4. Incentivar Projetos-Piloto e Monitoramento de Desempenho

Para consolidar a mudança tecnológica de maneira gradual e segura, recomenda-se:

• implantação de trechos-piloto;
• monitoramento de deflexão;
• monitoramento de desgaste, vibração e comportamento vertical;
• instrumentação de placas quando possível.

Isso produz banco de dados real para as regiões específicas do órgão.

5.5. Rever Procedimentos Licitatórios que Inviabilizam Tecnologias Modernas

É comum que editais estejam formatados para pavimentos flexíveis, impedindo a oferta de soluções inovadoras.

Recomenda-se:

• retirar especificações fechadas que direcionem para apenas um tipo construtivo;
• permitir concorrência entre soluções equivalentes;
• avaliar desempenho e não apenas insumos tradicionais;
• adotar especificação por desempenho e vida útil.

Essa abordagem incentiva soluções mais duráveis e econômicas.

5.6. Priorização de Tecnologias com Baixa Manutenção

Como os pavimentos rígidos pré-moldados e os concretos com macrofibras:

• não sofrem deformação permanente,
• não geram trilhas de roda,
• exigem manutenção mínima,
• a recomendação é priorizar tecnicamente soluções com baixo custo operacional.

Isso reduz despesas anuais de conservação e libera orçamento para outras necessidades públicas.

5.7. Promover Capacitação Técnica e Atualização Profissional

A quebra de paradigma exige atualização por parte das equipes técnicas.

Sugere-se:

• cursos de atualização sobre análise dinâmica;
• capacitação em tecnologias modernas de concreto;
• disseminação de estudos científicos recentes;
• integração entre universidades e órgãos públicos.

Uma equipe capacitada assegura decisões tecnicamente sólidas.

5.8. Estabelecer Protocolos de Avaliação Comparativa

Recomenda-se que os órgãos públicos adotem um protocolo institucional para comparar opções de pavimento, incluindo:

• análise dinâmica;
• vida útil esperada;
• custo inicial;
• custo de operação;
• impacto ambiental;
• velocidade de implantação;
• restrições logísticas.

Isso torna o processo transparente e tecnicamente justificado.

Conclusão

A quebra de paradigma não é apenas uma inovação técnica, mas uma exigência moderna de eficiência pública.

Diante dos resultados da análise dinâmica e das evidências acumuladas, os órgãos públicos devem atualizar seus procedimentos para considerar pavimentos rígidos modulares e concretos reforçados com macrofibras como alternativas plenamente competitivas, com capacidade de oferecer:

• custo inicial equivalente ou inferior,
• maior durabilidade,
• redução substancial de manutenção,
• maior eficiência estrutural,
• menor impacto orçamentário no longo prazo.

Trata-se de uma evolução natural da engenharia e uma oportunidade concreta de modernizar a infraestrutura pública com base em ciência e responsabilidade fiscal.