deformações permanentes em pavimentos asfálticos · areia-asfalto a quente – areia de grãos...
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Deformações Permanentes em Pavimentos Asfálticos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci Professora Titular
Coordenadora do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Deformação Permanente emTrilhas de Roda:
• Afeta o conforto dos usuários, aumentando consideravelmente os custos operacionais
• Afeta a segurança do usuário: dirigibilidade em qualquer condição e na perda de aderência em períodos de chuva (hidroplanagem)
• Reflete problemas estruturais e/ou de projeto de revestimentos asfálticos
• Dificulta manutenção/reabilitação de pavimentos
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Foto: Décio Souza
Tráfegoe Temperatura
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Deformação Permanente em Trilhas de Roda
CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal
compactadas ou ruptura por cisalhamento
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Afundamento por compactação pelo tráfego:
Foto: Lucia Saez Carga de roda
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Deformação Permanente em Trilhas de Roda
CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal
compactadas ou ruptura por cisalhamento
1. Afundamento por fluência do Revestimento asfáltico• Importância da GRADUAÇÃO e da forma dos
AGREGADOS• Tipo de Ligante• Teor de Ligante
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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planta geral
Trilha de roda
versus
Apud: Bernucci, Motta, Ceratti e Soares, 2006
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Falta de ligante:Bom: resistente à deformação permanenteProblemas: desagrega e fadiga precoce
Excesso de ligante:Bom: resistente à fadigaProblemas: trilha de roda e exsudação
Fadiga
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CONCRETOASFÁLTICO
BASECimentada
hs
hi
Distribuição de tensões sob a roda
compressão
tração
hs
hi
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Horizontal Vertical
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Carga vertical
Deslocamento no revestimento
zoom
zoom
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Car
ga
(kN
)
Carga (kN)Deslocamento
Aplicação de Carga Período de Repouso
Tempo (s)
Zoom: uma aplicação de carga
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•Deslocamentos Permanentes (devem ser muito reduzidos) – controlar para não dar afundamentos
•Deslocamentos Recuperáveis Instantâneos- controlar para não ter fadiga precocemente
•Deslocamentos Recuperáveis, mas não instantâneos – controlar para não dar afundamentos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Deslocamentos nos Revestimentos Asfálticos:
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Mesa Compactadora francesa tipo LCPC
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Simulador de Tráfego francês tipo LCPC
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Merighi et al, 1996
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
100
1000
10000
100000Número de
Ciclos
Porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na
trilh
a de
ro
da
.
60
o
C
25
o C
Efeito da temperatura é importante!
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Graduação e forma do agregado são importantes!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,01 0,1 1 10
% passada
abertura das peneiras em mm
areia bem distribuída
areia uniforme
Lomonaco, 1998
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10
100
1000
10000
100 1000 10000 100000
Número de ciclos
Afu
ndam
ento
em
trilh
a de
roda
(x 1
0-2 m
m)
areia uniforme - 7% CAPtemperatura de ensaio 50oC
areia bem graduada - 7% CAPtemperatura de ensaio 60oC
Graduação e forma do agregado são importantes!
Lomonaco, 1998
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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areaGraduação de areias
Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
5%
10%
15%
20%
25%
100 1.000 10.000 100.000
% de afundamento em trilha de roda
Nº de ciclos Com CAP 50-60 - Lubnor
Areia uniforme7% ligante
Areia bem-distribuída9% de ligante
Graduação e forma do agregado são importantes!
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Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999
Seixo rolado
Brita graduada
11º. Encontro Técnico DER/PRProfa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
1,00E+100 1,00E+1011
10
Número de ciclos
% de afundamento na trilha de roda
Seixo rolado
Brita graduada
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CONCRETO ASFÁLTICO
Areia-asfalto a quente – areia de grãos arredondados
Carvalho, 1999
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Tipo de ligante pode ajudar problemas de forma do agregado!
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Areia-asfalto
Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, mas tipo de ligante diferente!
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Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e viscosidade do ligante diferente!
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CONCRETO ASFÁLTICO
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
Número de Ciclos
% d
e af
unda
men
to
CAP20
ALTO ÍNDICE
Concreto Asfáltico
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
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CONCRETO ASFÁLTICO
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
Número de ciclos
% a
fund
amen
to n
a tr
ilha
de ro
da
Cap 40
Cap 40 com asfaltita
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Graduação igual e tipo do ligante diferente!
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CONCRETO ASFÁLTICO
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
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CONCRETO ASFÁLTICO
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Forma do agregado arredondada – tipo de ligante pode ajudar!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Saez-Alvan, 2003
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
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% de afundamento nas trilhas de rodas após os ciclos de solicitação no simulador de tráfego Tipo de ligante asfáltico
1.000 ciclos 3.000 ciclos 10.000 ciclos 30.000 ciclos CAP 50/70 2,10 3,53 6,23 10,46
Asf Modif SBS 50/65 2,06 3,14 4,99 7,60 Asf Modif SBS 55/75 1,12 1,74 2,82 4,39 Asf Modif SBS 60/85 1,30 1,86 2,75 3,96 Asf Modif SBS 65/90 1,68 2,17 2,89 3,74
CONCRETO ASFÁLTICO
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Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
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DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoFx. IVb I.A. - Teor 4,7% - Temp. de ensaio = 60ºC
2,32%2,78%
3,37%4,02%
4,88%5,83%
3,31%4,87%
6,94%
10,21%14,54%
2,32%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na
trilh
a de
roda
SBS c/ retorno elástico > 90%
80/100
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
5,8%
14,5%
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Tipo de Ligante
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Tipo de Ligante Asfáltico Afundamentos (%)
CAP 20 7,44
CAP 20+1,5%RET+0,22%CAT 3,82
CAP 40 6,17
CAP 40+1,0%RET+0,22%CAT 3,88
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
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0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
30,00%
35,00%
40,00%
45,00%
5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20
% de asfalto
% d
e de
form
ação
em
trilh
a de
roda
CAP 20
SBSCAP 40 SBR
Borracha
EVA
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!
Nova Dutra
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Comparação da deformação permanente de laboratório –simulador LCPC
com a deformação de campo – simulador HVS
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Autopista Litoral Sul
Teste na Autopista Litoral Sul - OHL
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Pista Teste – Concessionária Litoral Sul – Grupo OHLLocalização
:
O tráfego é considerado pesado, com N para 10 anos
Método da Usace = 1,13*108 ( Fv = 9,56)
Método da AASHTO = 3,15*107 (Fv = 2,67)
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Extração de placas da pista para ensaio de DP em laboratório
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ENSAIOS DE DEFORMAÇÃO PERMANENTE EM TRILHA DE RODA LABORATORIAIS DE PLACAS EXTRAÍDAS DE
PISTA
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Resultados de deformação permanente de misturas usinadas em laboratório DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x Afundamento
Placa extraída de pista dos 10 trechos - Temp. de ensaio = 60ºC
5%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Po
rcenta
gem
de a
fund
am
ento
na tri
lha d
e r
od
a
T1 - Mix IVb - CAP 50/70T2 - SPV 12,5mm - CAP50/70T3 - SPV 12,5mm - CAP mod por 4%SBST4 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 4% de SBST5 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 1,2% ElvaloyT6 - SPV 12,5 mm - CAP mod. por 1,2% ElvaloyT7 -Gap-graded - CAP mod. por BorrachaT8 - SPV 12,5 mm - CAP 30/45T9 - SPV 9,5 mm - CAP 30/45T10 Gap-Graded - CAP 30/45Série11
T1 e T8
T7 T5 e T6 T9
T4
T2 e T10
T3
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Composição Fx. Mix IVb I.A CAP 50/70 – T01 (referência)
Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em laboratório de placas extraídas da pista
DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - Mix Ivb - CAP 50/70
T01 - placa extraída de pista - Temp. de ensaio = 60ºC
1,2%
8,2%5,7%
3,8%2,6%
1,7%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afu
ndam
ento
na
trilh
a d
e ro
da
Afund. (A - Esq. - P-1386)A fund. (B - Dir. - P-1387)
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Composição Fx. SPV 12,5mm CAP mod. por 4% de SBS – T03 Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em
laboratório de placas extraídas da pista
DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - SPV 12,5 CAP mod. porv 4% SBS
placa extraída de pista - T3 - Temp. de ensaio = 60ºC
0,7%
1,7%1,5%
1,2%1,0%
0,8%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afu
ndam
ento
na
trilh
a de
ro
da
Afund. (A - Esq. - P-1392)Afund. (B - Dir. - P-1393)
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DEFORMAÇÃO PERMANENTE DE CAMPO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO TIPO HVS
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Comparação da deformação permanente de laboratório
com a deformação campo para o trecho – T10
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Graduação e forma do agregado são importantes!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Liberatori et al, 2007
SMA 0/8S
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Manutenção com SMAEcovias: Curva da Onça
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Patrícia N. Ferreira
SMA 0/5
SMA 0/11S
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste) - SP
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste)-SP
campoLaboratório – 0 ciclos Laboratório – 3000 ciclos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Gap-graded na acabadora
compactação
Fotos: Morilha
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
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Deformação Permanente- Conclusões:Ø Deve ser reduzida já em projeto para não dar trilhas de rodas
e exsudação
Ø Revestimentos asfálticos com graduação resistente à trilha de roda e asfalto compatível (tipo e dosagem)
Ø Tráfego muito pesado: tendência de base asfáltica de elevado módulo (resistente à deformação permanente) e revestimento asfáltico delgado especial como rolamento para atender aos
aspectos funcionais
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
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Agradecimentos:
Ø Ao DER-PR pelo convite honroso
Ø À Petroleo Brasileiro SAØ Aos Distribuidores e Fabricantes de ligantes (Betunel, Greca.
Ipiranga, BR, Compasa, CBB e Nacional)Ø À Simular e DynatestØ À Kraton e Dupont
Ø JRS fibrasØ Às Empreiteiras Leão Engenharia e Serveng Civilsan SA
Ø Às Concessionárias Nova Dutra-CCR, Autovias-OHL, Ecovias-Ecorodovias, e Colinas.
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR