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Universidade Estadual de Feira de Santana
AVALIAÇÃO FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL
ESTUDO DE CASO
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Universidade Estadual de Feira de Santana
Departamento de Tecnologia
Graduação em Engenharia Civil
Marcos Greyson Alves Coelho
FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL
ESTUDO DE CASO - RODOVIA BA 160 – NO SUB-TRECHO: IBOTIRAMA /
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Feira de Santana
2009
FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL -
TRECHO: IBOTIRAMA /
Marcos Greyson Alves Coelho
AVALIAÇÃO FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL -
ESTUDO DE CASO - RODOVIA BA 160 – NO SUB-TRECHO: IBOTIRAMA /
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação submetido ao corpo docente do Departamento de Tecnologia da Universidade Estadual de Feira de Santana, como parte dos requisitos necessários para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Areobaldo Oliveira Aflitos, M.Sc.
Feira de Santana
2009
Marcos Greyson Alves Coelho
AVALIAÇÃO FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL -
ESTUDO DE CASO - RODOVIA BA 160 – NO SUB-TRECHO: IBOTIRAMA /
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação submetido ao corpo docente do Departamento de Tecnologia da Universidade Estadual de Feira de Santana, como parte dos requisitos necessários para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil.
Feira de Santana, Bahia, 31 de agosto de 2009.
Aprovada por:
________________________________________________
Eng. Mário Sérgio de Souza Almeida, M. Sc. Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes
________________________________________________
Prof.ª Rosângela Leal Santos, D. Sc. Universidade Estadual de Feira de Santana
________________________________________________
Orientador: Prof. Areobaldo de Oliveira Aflitos, M.Sc. Universidade Estadual de Feira de Santana
Dedico este trabalho aos meus pais, Maria Alves
Coelho (Dona Mariquinha) e Cosme Alves Coelho,
que foram meu porto seguro durante esta árdua
caminhada.
AGRADECIMENTOS
A sabedoria popular me ensinou que uma “Andorinha “só não faz verão. Por isso,
neste momento paro para agradecer a todos que me impulsionaram nesta
realização, principalmente:
Aos meus pais, pelo amor, carinho, dedicação, por acreditarem e fortalecerem o
meu potencial;
As minhas irmãs, pelo amor, respeito e carinho que sempre tiveram por mim, sou
orgulhoso por ter irmãs como vocês;
A minha sobrinha Tainá, por fazer o seu padrinho tão feliz com seu sorriso;
A minha namorada, minha companheira, sempre me ajudando com seu carinho,
amor e amizade. Amo-te Fifi;
A meu amigo Izidoro, por ter acreditado em mim desde o começo, obrigado pela
oportunidade;
Ao meu primeiro orientador na UEFS, professor Uchôa, sempre amigo e grande
conselheiro. Levou-me para conhecer o mundo;
Ao mestre Areobaldo, que me ensinou o que é ser engenheiro. Grande profissional e
principalmente um grande coração. Quando crescer quero ser igual a você;
A república dos 7 (sete) engenheiros, amigos que vou levar por toda vida, grandes
momentos passamos juntos;
Aos amigos da UEFS e os que estão distantes agora, que mesmo de longe torceram
pela minha vitória;
A professora Laura Maria Goretti da Motta da COPPE - UFRJ, que forneceu boa
parte do material para a revisão bibliográfica;
A empresa ENGEPROL, pela oportunidade de desenvolver este trabalho;
Ao Consultor do projeto, Engenheiro Cláudio Ângelo Valadão Albernaz por sua
grande contribuição;
Ao mestrando e amigo Gerson Bastos pela ajuda na correção dos textos;
Ao Engenheiro do DNIT, Eng. Mário Sérgio de Souza Almeida pela participação na
banca e pelas sugestões no enriquecimento do trabalho;
A professora Rosângela por ter participado da banca e contribuído para a melhora
do trabalho;
RESUMO
AVALIAÇÃO FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE PAVIMENTO FLEXÍVEL
- ESTUDO DE CASO - RODOVIA BA 160 – NO SUB-TRECHO: IBOTIRAMA /
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Marcos Greyson Alves Coelho
Agosto/2009
Orientador: Prof. Areobaldo Oliveira Aflitos
Programa: Engenharia Civil
Tendo o Brasil adotado o modal rodoviário a partir da década de 50 houve um
incremento na construção de rodovias possibilitando a formação de um extensa
malha rodoviária. Como o passar do anos, os investimentos foram cessando e os
últimos relatórios da Confederação Nacional dos Transportes mostram que boa
parte da malha rodoviária nacional apresenta deficiência para o tráfego. Para
permitir o fluxo de cargas e passageiros, tem sido canalizados investimentos para
atividades de restauração da malha existente e, com isso, a análise da condição
estrutural e funcional atual das rodovias se torna impresindível para o projeto
visando a sua reabilitação. Este trabalho realizou o levantamento da condição
funcional e estrutural do pavimento, utilizando a viga Benkelman. Foram levantadas
as deflexões máximas recuperáveis e as bacias de deformação para realizar a
retroanálise, da rodovia Ba 160, no trecho entre as cidade de Ibotirama e Bom Jesus
da Lapa e o sub-trecho Ibotirama e o povoado de Volta das Pedras. Os resultados
mostram que o pavimento está em sua maior parte, com uma condição funcional
péssima ou ruim e um condição estrutural BOA, já os módulos de resiliência,
calculados pelo Retran5-L, apresentam na sua maior parte bons valores para base.
Conclui-se que a rodovia necessita de uma restauração, caracterizada por remendos
superficiais e profundos e em geral um novo revestimento, alguns segmentos
deverão ser recontruidos.
Palvras-chave: Pavimentos flexíveis; deflexões; viga Benkelman; retroanálise;
módulo de resiliência; defeitos.
ABSTRACT
STRUCTURAL AND FUNCTIONAL EVALUATION OF FLEXIBLE PAVEMENT
- CASE STUDY - HIGHWAY BA 160 – IN THE SUB-EXCERPT: IBOTIRAMA /
POVOADO DE VOLTA DAS PEDRAS
Marcos Greyson Alves Coelho
August/2009
Advisor: Prof. Areobaldo Oliveira Aflitos, M.Sc.
Program: Civil Engineering
Since the 1950's decade, when Brazil has adopted a new road system, there was an
increment in road construction allowing the formation of an extensive highways
network . As passing of the years, the investments went ceasing and the last reports
of the National Confederation of the Transports show that good part of the national
highways network presents deficiency for the traffic. To allow the flow of loads and
passengers, the investments have been conducted for activities of restoration of the
existent mesh and thus, the analysis of structural and functional condition of current
roads become indispensable for the project and for highways rehabilitation. This work
accomplished the rising of the functional and structural condition of the pavement,
using the beam Benkelman. Maximum deflections and maximum recoverable
deformation of the basins were measured to perform reverse engineering of the BA
160 highway, between Ibotirama and Bom Jesus da Lapa cities, specifically in a sub-
section between Ibotirama and the village of Volta das Pedras. The results show that
the pavement presents mostly functional condition with a poor or bad state and a
good structural condition, as the modules of resilience, calculated by Retran5-L, have
generally good values for the base. It is concluded that the highway needs a
restoration, characterized by deep and superficial mendings and in general a new
coating, some segments should be reconstructed.
Keywords: flexible pavements; deflections, Benkelman beam, reverse engineering,
resilient modules; defects.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Valor de Serventia x Tráfego ou tempo e Deflexões x Fadiga (Bernucci et
al. 2007). ................................................................................................................... 16
Figura 2 - Classificação dos pavimentos extensão total (CNT, 2007). ...................... 17
Figura 3 - Sistema de camadas e um pavimento e tensões solicitantes (Albernaz,
1997 apud Bernucci et al. 2007). ............................................................................... 19
Figura 4 - Esquema dos dados necessários para se fazer uma retroanálise de
pavimento (Nóbrega, 2003 apud Bernucci et al., 2008). ........................................... 20
Figura 5 - Conceito de Serventia – Desempenho (CAVALCANTE, 2005). ............... 27
Figura 6 - Treliça para medição das flechas nas trilhas de roda. (DNIT, 2003b)....... 31
Figura 7 - Exemplo de estação em pista simples. (Bernucci et al., 2007) ................. 32
Figura 8 – Ilustração dos perfis transversal e longitudinal do pavimento (fonte:
www.cibermetrica.com.br) ......................................................................................... 41
Figura 9 – Esquema do simulador de quarto de carro (DNIT, 2006). ........................ 43
Figura 10 – Ensaio do Pêndulo Britânico (BERNUCCI et al., 2007) .......................... 45
Figura 11 – Ensaio da Mancha de Areia (BERNUCCI et al., 2007) ........................... 45
Figura 12 - Esquema de diferentes bacias deflectométricas para uma mesma
deflexão máxima (CAVALCANTE, 2005). ................................................................. 47
Figura 13 - Equipamento para ensaio triaxial dinâmico da COPPE - UFRJ .............. 50
Figura 14 - Equipamento de Ensaio de Compressão Diametral (BERNUCCI, 2007).
.................................................................................................................................. 52
Figura 15 – Compressão diametral – distribuição das tensões de tração e
compressão nos planos diametrais: (a) – horizontal; (b) – vertical (MEDINA, 1997). 53
Figura 16 - Esquema do ensaio de placa (NÓBREGA, 2003). .................................. 61
Figura 17 - Esquema da viga Benkelman (DNER, 1994d). ....................................... 62
Figura 18 - Esquema do posicionamento da viga Benkelman (DNER, 1994d). ........ 62
Figura 19 - Ilustração do ensaio realizado com a viga Benkelman (BERNUCCI et al.,
2007). ........................................................................................................................ 63
Figura 20 - Ilustração do Deflectôgrafo Digital (www.solostest.com.br, 2004 apud
CAVALCANTE, 2005). .............................................................................................. 64
Figura 21 - Ilustração do Dynaflect (CAVALCANTE, 2005). ..................................... 65
Figura 22 - Princípio de funcionamento do FWD (BERNUCCI et at, 2007). .............. 67
Figura 23 – Representação esquemática do equipamento FWD (DNIT, 2006). ....... 67
Figura 24 - Ilustração do FWD Dynatest 8000E ........................................................ 69
Figura 25 - Esquema do posicionamento da carga e dos geofones do FWD Dynatest
8000E (WSDOT, 1995a) ........................................................................................... 69
Figura 26 - Ilustração do FWD KUAB (http://www.dot.ca.gov/ apud CAVALCANTE,
2005). ........................................................................................................................ 70
Figura 27 – Efeito da Temperatura nas Deflexões dos Pavimentos Flexíveis (ROCHA
FILHO, 1996) ............................................................................................................. 74
Figura 28 - Fases da vida de um pavimento (DNER, 1998). ..................................... 78
Figura 29 - Determinação dos módulos Ep e Esg ....................................................... 89
Figura 30 – Imagem de satélite 3D, em visada oblíqua baixa da região estudada
(Fonte: Google Earth). ............................................................................................... 98
Figura 31 - Mapa de Localização (Fonte: Google Earth e DNIT). ........................... 100
Figura 32 - Planilha para levantamento de condição superficial do pavimento
(Adaptada da norma DNIT 006/2003-PRO). ........................................................... 104
Figura 33 - Levantamento das flechas e também a presença das trincas tipo couro
de jacaré.................................................................................................................. 105
Figura 34 - Planilha para cálculo do IGG ................................................................ 105
Figura 35 - Planilha aferição da Viga Benkelman. ................................................... 107
Figura 36 - Fotos do ensaio com a viga Benkelman. .............................................. 108
Figura 37 - Esquema para obtenção das deflexões e bacias de deformação. ........ 109
Figura 38 - Planilha utilizada no levantamento das deflexões e bacias de deformação
................................................................................................................................ 110
Figura 39 - Segmentos de Comportamento Homogêneo. ....................................... 113
Figura 40 - Distribuição linear dos Defeitos do Pavimento. ..................................... 114
Figura 41 - Gráfico com as Deflexões, Flechas e Módulos de Resiliência da Base,
Sub-Base e Subleito – Faixa Direita. ....................................................................... 123
Figura 42 - Gráfico com as Deflexões, Flechas e Módulos de Resiliência da Base,
Sub-Base e Subleito – Faixa Direita. ....................................................................... 124
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação do pavimento - Extensão Total. (CNT, 2007) ..................... 17
Tabela 2 - Conceitos do Valor de Serventia Atual. (DNIT, 2003a) ............................ 28
Tabela 3 - Tipos de serviços em função do ICPF (DNIT, 2003a). ............................. 28
Tabela 4 - Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG (DNIT,
2003b). ...................................................................................................................... 32
Tabela 5 - Principais defeitos, causas prováveis e correções. (Adaptado de
PREUSSLER e PINTO, 2002) ................................................................................... 35
Tabela 6 - Valores médios de módulos de resiliência para diversos tipos de solos .. 50
Tabela 7 – Critérios de fadiga (PINTO e PREUSSLER, 2002).................................. 55
Tabela 8 – Fatores que afetam a vida de fadiga das misturas asfálticas
(CAVALCANTE, 2005). ............................................................................................. 55
Tabela 9 – Limite legal de carga por eixo (CAVALCANTE, 2005). ............................ 76
Tabela 10 - Critério para o estabelecimento das diretrizes de projeto. (DNIT, 2006) 78
Tabela 11 - Critério para o estabelecimento das diretrizes de projeto (DNIT, 2006). 80
Tabela 12 - Resultado do IGG por Segmento Homogêneo – DNIT 006/2003 - PRO.
................................................................................................................................ 120
Tabela 13 - Resultado da Avaliação Estrutural - DNER-PRO 011/79 – Método B. . 125
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.......................................................................................... 14
1.2 Justificativa.............................. ............................................................... 20
1.3 Objetivo................................... ................................................................ 21
1.3.1 Objetivo geral.............................. ............................................................ 21
1.3.2 Objetivos específicos....................... ..................................................... 22
1.4 Metodologia................................ ............................................................ 22
1.5 Estrutura do trabalho de Conclusão de Curso .................................... 23
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................... ................................................ 24
2.1 Avaliação de Pavimentos Flexíveis.......... ............................................ 24
2.2 Avaliação Funcional de Pavimentos Flexíveis .................................... 25
2.2.1 Avaliação subjetiva......................... ....................................................... 26
2.2.2 Avaliação objetiva.......................... ........................................................ 29
2.2.3 Causas prováveis dos defeitos............... ............................................. 33
2.2.4 Avaliação de irregularidades de pavimentos.. .................................... 39
2.2.5 Avaliação da aderência...................... ................................................... 43
2.3 Avaliação Estrutural de Pavimentos Flexívei s.................................... 46
2.3.1 Avaliação estrutural por ensaios destrutivos ..................................... 47
2.3.2 Avaliação estrutural por ensaios não-destrut ivos............................. 56
2.3.3 Comparação entre diferentes equipamentos de ensaios
não-destrutivos.................................... ............................................................. 70
2.3.4 Fatores que influenciam nos levantamentos de flectométricos........ 72
2.4 Avaliação do Tráfego....................... ..................................................... 75
2.5 Reforço de Pavimentos Asfálticos........... ........................................... 76
3 RETROANÁLISE DE BACIAS DE DEFLEXÃO DE PAVIM ENTOS........... 81
3.1 Introdução a Retroanálise................... .................................................. 81
3.2 Métodos Iterativos.......................... ....................................................... 83
3.3 Métodos Simplificados....................... ................................................... 85
3.4 Fatores que Influenciam nos Métodos de Retro análise.................... 92
3.5 RETRAN5-L – Programa Utilizado na Retroanáli se............................ 94
4 DESCRIÇÃO DA RODOVIA ESTUDADA E METODOLOGIA UTILIZADA 98
4.1 Características da Região da Rodovia Estudad a................................ 98
4.2 Localização e Características da Rodovia Est udada.......................... 100
4.3 Estudos Realizados no Trecho Estudado....... ..................................... 101
4.3.1 Avaliação objetiva do pavimento.............. ............................................ 101
4.3.2 Avaliação estrutural do pavimento............ ........................................... 106
4.4 Definição de Segmentos de Comportamento Homo gêneo................. 111
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS.... .................... 112
5.1 Resultado da Avaliação Funcional............ ........................................... 112
5.2 Resultado da Avaliação Estrutural........... ............................................. 121
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTUR AS............ 127
6.1 Conclusões.................................. ............................................................ 127
5.2 Sugestões Para Pesquisas Futuras............ ........................................... 129
REFERÊNCIAS................................................................................................... 130
ANEXOS.............................................................................................................. 135
14
1 INTRODUÇÃO
As obras de pavimentação rodoviária tiveram um grande incremento a partir das
décadas de 40 e 50 no Brasil, destacando-se um fato anterior: a criação em 1937,
pelo presidente Getúlio Vargas, do Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem (DNER), subordinado ao Ministério de Viação e Obras Públicas. Depois
da criação do DNER, vários outros fatores contribuíram para que isso ocorresse,
entre os principais cita-se:
a) o intenso intercâmbio de técnicos do DNER, produziu-se uma grande
transferência de tecnologia oriunda dos Estados Unidos da América do
Norte, avanço esse que foi fruto da tecnologia desenvolvida durante a
2ª Guerra Mundial. Em 1942, onde na construção de estradas e
aeroportos iniciou o emprego do ensaio, recém-desenvolvido,
California Bearing Ratio (CBR). Neste mesmo ano, o Brasil possuía
apenas 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das menores
extensões da América Latina (BERNUCCI et al., 2007);
b) a criação da Petrobras em 1953;
c) a vinda das grandes montadoras mundiais para o Brasil;
d) e o intenso financiamento do modal rodoviário pelo Fundo Rodoviário
Nacional (FRN), que gerou um patrimônio representado por cerca de
68.000 km de rodovias federais, dos quais 51.000 Km pavimentadas.
A partir dos anos 70, o panorama começou a mudar. Logo no início da década,
aconteceu o primeiro grande surto da crise do petróleo e em 1975 começou uma
transferência gradativa de parcelas do FRN para o Fundo Nacional do
Desenvolvimento (FND), chegando a 50% em 1979. Em 1982 esse processo foi
ampliado, com a transferência de 100% dos recursos do FRN para o FND.
Juntando-se a esses acontecimentos a falta de gerência das rodovias nacionais e os
investimentos insuficientes destinados ao setor, tornaram o sistema rodoviário
nacional extremamente vulnerável.
15
Nos dias atuais, segundo dados da Confederação Nacional de Transportes (CNT),
mais de 90% do transporte de passageiros e 61% do transporte de cargas são
realizados via setor rodoviário, onde os custos operacionais estão diretamente
ligados aos gastos com combustíveis, pneumáticos e demais itens mecânicos. Aos
custos que envolvem todos os usuários de rodovias podem-se acrescentar os
atrasos de viagens, os congestionamentos e os acidentes de trânsito. Pode-se
perceber que a qualidade e a capacidade das rodovias está diretamente ligada aos
custos de movimentação destas.
Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos – DNIT (2006), a idade
dos pavimentos e a solicitação intensa do tráfego compõem o problema
especialmente nas rodovias federais, onde grande parte da malha já superou a vida
útil dos projetos originais.
As rodovias sustentam as demandas do nosso potencial de crescimento econômico
e integram regiões, pessoas e o próprio país no cenário mundial, e com isso, devem
ser entendidas prioritariamente como um patrimônio nacional. E, como para todo
patrimônio, é necessário que haja um planejamento que considere sua manutenção
e, neste caso específico, também sua expansão, já que a demanda por este tipo de
infraestrutura de transportes é sempre crescente.
Segundo Pereira (2007), as atividades necessárias para fornecer e manter
pavimentos em um nível adequado de serviço compreende o processo de gerência
de pavimentos. Dentro de um sistema de gerência de pavimentos é de relevante
importância a reabilitação das vias, que podem ser orientadas com a avaliação
estrutural e funcional do pavimento. Para a tomada de decisões sobre intervenções
a serem executadas em pavimentos flexíveis deve-se considerar a caracterização da
condição estrutural e funcional, que por sua vez, pode ser acessada por processos
de medidas de deflexões e levantamento de irregularidades superficiais, ver Figura
01.
16
Figura 1 - Valor de Serventia x Tráfego ou tempo e Deflexões x Fadiga (Bernucci et al. 2007).
No último levantamento a CNT apontou problemas nas rodovias nacionais. Verificou-
se que a deficiência de planejamento provoca efeitos estruturais maléficos às
rodovias, tais como: longos trechos rodoviários em estado crítico, 54,5% (47.777 km)
da extensão pesquisada encontram-se com o pavimento em estado regular, ruim ou
péssimo, 65,4% apresentam (57.253 km) sinalização com problemas, 42,5% (37.259
km) não possuem acostamento, 39,0% (31.880 km) possuem placas com a
legibilidade deteriorada, ver Figura 02 e Tabela 01. Deste percentual, 16.393 km da
malha (equivalente a 18,7%) apresentam predominância de defeitos, como
afundamentos, ondulações e buracos ou encontram-se totalmente destruídos. A
grande extensão da malha com pavimento deficiente é preocupante, pois, em função
17
do tráfego e das intempéries pode evoluir para situações críticas de segurança,
custo de recuperação e desempenho operacional.
Figura 2 - Classificação dos pavimentos extensão total (CNT, 2007).
Tabela 1 - Classificação do pavimento - Extensão Total. (CNT, 2007)
Segundo o último estudo da CNT em 2007, para a reversão deste cenário, é
imprescindível a regularidade do fluxo de investimentos. E, para que isso ocorra, faz-
se necessária a aplicação integral dos recursos destinados às rodovias, sejam eles
orçamentários ou suplementares, como é o caso da Contribuição de Intervenção no
Domínio Econômico (CIDE). De imediato, para que o sistema rodoviário atinja
padrões satisfatórios de segurança e de desempenho, estima-se um volume da
ordem de R$ 23,6 bilhões e, para a correta manutenção da malha, investimentos de
R$ 1,34 bilhão por ano, valores superiores aos historicamente aplicados.
18
Procurando evitar os custos mais altos para construção de novas rodovias, tem sido
dada a ênfase gradualmente para atividades de restauração e com isso a análise da
condição estrutural e funcional atual das rodovias se torna imprescindível para o
dimensionamento destas.
A forma mais comum de avaliação estrutural no Brasil é a medida das deflexões
com o uso da viga Benkelman, que é um ensaio não-destrutivo, empregado junto
com a avaliação funcional, realizando a quantificação dos defeitos superficiais
através de uma avaliação objetiva. Este conjunto de atividades configura-se na
maneira mais adequada para determinar o dimensionamento do reforço do
pavimento.
Segundo Albernaz (1997), as metodologias de dimensionamento de pavimentos
rodoviários (novos ou recapeados) mais utilizados pelos projetistas foram
desenvolvidas de maneira empírica, ou seja, com base em estudos e dados obtidos
em laboratórios e em pistas experimentais. Uma das desvantagens deste tipo de
metodologia é que as suas conclusões só devem ser aplicadas nos casos similares
àqueles que foram considerados no seu desenvolvimento. Por exemplo,
metodologias desenvolvidas a partir de estudos empíricos com solos de clima
temperado podem não se aplicar muito bem em regiões de clima tropical, e vice-
versa.
O surgimento do computador permitiu que metodologias de dimensionamento de
pavimentos analíticas ou “racionais” (não empíricas), baseadas na Teoria da
Elasticidade, tivessem um grande desenvolvimento nos últimos anos. Cálculos que
levam dias param serem feitos manualmente, são hoje processados em segundos.
As principais características físicas dos materiais considerados nestas metodologias
são o módulo de resiliência e o coeficiente de Poisson, embora não se possa, ainda,
abrir mãos de alguns parâmetros geotécnicos tradicionais nos quais está baseada
toda a nossa experiência (ALBERNAZ,1997). Ver Figura 03.
19
Figura 3 - Sistema de camadas e um pavimento e tensões solicitantes (Albernaz, 1997 apud Bernucci et al. 2007).
Conforme Bernucci et al. (2007), para se aplicar o cálculo de tensões e deformações
para um dimensionamento apropriado do reforço do pavimento, é necessário se
conhecer a rigidez de todas as camadas do pavimento e do subleito. Como a
maioria dos pavimentos, em uso, foi dimensionada pelo método do CBR (ou ISC),
não se conhece a princípio essa característica dos materiais em cada trecho. Uma
forma de resolver esse problema seria por meio da avaliação destrutiva por abertura
de poços, que permitam coletar amostras para determinação destes parâmetros em
laboratório. Mas isto é um serviço lento e causa transtornos adicionais ao pavimento.
A busca por métodos que trouxessem menos interrupções e destruição das vias e
que permitisse inferir os módulos de elasticidade das camadas do pavimento e do
subleito fez surgir uma nova técnica, que é baseada na interpretação das bacias de
deformação – a retroanálise. A Figura 4 indica os elementos necessários para
entender o conceito do método de retroanálise de pavimentos. Conhecendo-se a
carga externa aplicada, as características básicas dos tipos de materiais presentes
em cada camada e suas espessuras, para a qual foi obtida a bacia deflectométrica,
é possível calcular os módulos de elasticidade a partir das deflexões obtidas.
20
Figura 4 - Esquema dos dados necessários para se fazer uma retroanálise de
pavimento (Nóbrega, 2003 apud Bernucci et al., 2008). Diante deste contexto, o presente trabalho tratará da avaliação funcional e estrutural
de um trecho da Rodovia BA-160, entre a cidade de Ibotirama e o povoado de Volta
das Pedras (Pedrinhas), na região oeste do Estado da Bahia, com extensão de
32,00 km.
1.2 Justificativa
Como a escolha do Brasil a partir da década de 50 em adotar o modo rodoviário
como sua principal forma de transporte de passsageiros e cargas, acabou afastando
os investimentos em outros modos de transporte e isso fez com que a concentração
aumentasse a cada dia nas rodovias, juntando se a isso o descaso dos governantes,
os resultados podem ser observados nos últimos relatórios da Confederação
Nacional dos Transportes, onde os estudos mostram que boa parte da malha
rodoviária nacional apresenta problemas.
Nas últimas décadas, o investimento em infra-estrutura rodoviária se encontra bem
aquém das necessidades do país, havendo uma crescente insatisfação do setor
produtivo com esse nível de investimento. Observa-se que os bens produzidos no
país podem ser mais competitivos na fase de produção, mas perdem
21
competitividade, notadamente, no quesito infra-estrutura de transportes, devido a
uma matriz modal deficiente, onde as estradas (principal meio de escoamento da
produção nacional) encontram-se em estado tal que não são capazes de atender as
necessidades de transporte de carga nacionais. Essa realidade nos torna pouco
competitivos no mercado exterior e cria uma situação econômica nacional
insustentável. Procurando evitar os custos mais altos na construção de novas
rodovias, a ênfase vem sendo gradualmente transferida para atividades de
restauração e com isso a análise da condição estrutural e funcional atual das
rodovias se torna fundamental para o redimensionameto destas.
É a partir das análises estrutural e funcional desses pavimentos que podemos
conhecer suas reais condições e os resultados desses estudos fornecem
informações valiosas ao projetista para que este possa escolher a alternativa
adequada para o dimensionamento da restauração do pavimento danificado. A
forma mais comum de avaliação estrutural no Brasil é a medida das deflexões
utilizando a viga Benkelman, a utlização de ensaios não-destrutivos, como no caso
da viga Benkelman, utilizados juntos com inventário de defeitos da avaliação
funcional, configura-se na maneira mais adequada para determinar o
dimensionamento do reforço do pavimento e com isso implantar condições seguras
e compatíveis ao trânsito das rodovias brasileiras.
1.3 Objetivo
1.3.1 Objetivo geral
O estudo tem como objetivo avaliar funcional e estruturalmente o pavimento flexível
de um sub-trecho da rodovia BA 160, que liga a cidade de Ibotirama até o povoado
de Volta das Pedras (Pedrinhas), utilizando as normas do Departamento Nacional de
Infra-Estrutura de Transportes (DNIT) . Evoluindo para a quantificação dos módulos
de deformabilidade efetivamente mobilizados em campo, usando o programa de
retroanálise RETRAN 5L.
22
1.3.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos consistem em:
• Identificar e detalhar os defeitos do pavimento de um trecho da rodovia BA
160 que liga as cidades de Ibotirama a Bom Jesus da Lapa , sub- trecho entre
a cidades de Ibotirama e o povoado de Volta das Pedras (32 Km);
• Avaliar a condição funcional utilizando a metodologia do DNIT, com a norma
DNIT 006/2003 - PRO;
• Avaliar a condição estrutural utilizando a viga Benkelman, inclusive
levatantando as bacias de deformação;
• Utilizando os dados do levantamento deflectométrico e do estudo geotécnico
estimar os módulos de resiliência do pavimento utilizando o programa
Retran5-L;
• Aplicar a norma DNER 011/79 – Método B, na proposição de solução de
engenharia para reabilitação desse sub-trecho rodoviário;
• Indicar soluções plaúsiveis para intervenções corretivas.
1.4 Metodologia
1) Revisão Bibliográfica: Livros, artigos científicos, teses, dissertações e
periódicos (revistas, jornais, etc.);
2) Levantamento da condição atual da superfície do pavimento utilizando o PRO
006/2003 do DNIT;
3) Levantamento do comportamento estrutural existente no pavimento através
estudo deflectométrico utilizando a viga Benkelman, com a obtenção das
bacias de deformação, utilizando a DNER ME - 024/94, para avaliar a
condição estrutural;
4) Retroanálise dos dados coletados, utilizando o programa Retran5L;
5) Análise e discussão dos resultados dos dados gerados pela avaliação
funcional e estrutural (elaboração de gráficos, quadros comparativos);
6) Conclusões e sugestões para pesquisas futuras;
23
1.5 Estrutura do trabalho de Conclusão de Curso
Este trabalho de conclusão de curso é constituído de seis capítulos.
No Capítulo 1, apresenta-se a introdução ao assunto e a sua relevância no contexto
atual de reabilitação das rodovias;
No Capítulo 2, é feita uma sucinta revisão bibliográfica versando sobre os métodos
atuais de avaliação funcional e estrutural de pavimentos flexíveis;
No Capítulo 3, aborda-se a retroanálise em pavimentação e descreve-se o programa
utilizado neste trabalho, bem como, os principais programas utilizados no Brasil para
a análise de tensões e deformações;
No Capítulo 4, estão explicitadas as características da rodovia estudada e a
descrição da metodologia utilizada nesta avaliação;
No Capítulo 5, são apresentados e discutidos os resultados da avaliação funcional e
estrutural não-destrutiva do sub-trecho;
No Capítulo 6, é realizada a sumarização das conclusões e sugestões para
pesquisas futuras.
24
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo é apresentada a revisão bibliográfica sobre avaliação funcional e
avaliação estrutural de pavimentos flexíveis.
2.1 Avaliação de Pavimentos Flexíveis
Segundo o manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT (2006), a
condição de um pavimento representa o nível de degradação resultante dos
processos associados ao meio ambiente e ao seu uso continuado pelo tráfego. A
avaliação desta condição é possível por meio do conhecimento de diversos
parâmetros de referência, já normalizados, que permitem a determinação das:
a) Condições de superfície;
b) Condições estruturais;
c) Condições de rugosidade longitudinais;
d) Avaliação das solicitações do tráfego;
e) Condições de aderência pneu/pavimento;
Segundo Medina et. al. (1994), para se conceber o projeto de restauração de um
pavimento é preciso que se conheça a condição (ou estado) do pavimento que se
degrada pela ação do tráfego (avaliação funcional e avaliação estrutural), as
solicitações do tráfego, capacidade de carga e a estrutura do pavimento e os fatores
climáticos ou ambientais ocorrentes.
A condição funcional distingue-se da condição estrutural, onde a primeira refere-se
ao conforto ao rolamento, dispêndio do usuário, influência do meio ambiente,
segurança e aspectos estéticos. A condição estrutural, abrange as características de
resistência e deformabilidade das camadas do pavimento e do subleito, face às
forças destrutivas atuantes. Está diretamente ligada à estrutura do pavimento
conjuminadas com as características dos materiais utilizados e as espessuras das
camadas que compõem o pavimento e também as características da fundação do
sistema que é o subleito.
25
A avaliação de superfície de pavimentos é uma atividade que, mediante
procedimentos padronizados de medidas e observações, permite inferir condições
funcionais e estruturais dos pavimentos.
Segundo Fernandes et.al. (1994) apud Cavalcante (2005), os objetivos da avaliação
de pavimentos são:
• verificar se a função pretendida ou o desempenho esperado está
sendo alcançado;
• fornecer informações para o planejamento da restauração de
pavimentos existentes;
• fornecer informações para melhorar a tecnologia de projeto, construção
e manutenção;
• avaliar a capacidade estrutural;
• quantificar ou qualificar a deterioração física (trincamento, deformação
e desgaste);
• efeitos relacionados ao usuário (irregularidade longitudinal ou
serventia, segurança e aparência);
• custos de operação do usuário e benefícios associados à variação de
serventia e segurança.
Deste modo, para se analisar um pavimento, necessita-se incontestavelmente de
uma grande quantidade de atividades que venham fornecer informações que
demonstrem o seu estado funcional e estrutural, através de parâmetros como: as
deformações permanentes, os defeitos de superfície, a irregularidade longitudinal, a
deflexão recuperável, a solicitação do tráfego, a capacidade estrutural do pavimento,
a aderência entre pneu/pavimento e os agentes do intemperismo. Estes elementos
servem para planejar medidas corretas de intervenções que venham a restaurar as
características estruturais e de funcionalidade do pavimento estudado.
2.2 Avaliação Funcional de Pavimentos Flexíveis
Do ponto de vista do usuário, o estado da superfície do pavimento é o mais
importante, pois os defeitos ou irregularidades nessa superfície são percebidos uma
vez que afetam seu conforto (BERNUCCI et al., 2007).
26
Segundo o Manual de Restauração do DNIT (2006), o desempenho funcional refere-
se à capacidade do pavimento satisfazer sua função principal, que é de fornecer
uma superfície com serventia adequada em termos de qualidade de rolamento.
Conforme o Manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT, para a
avaliação das características funcionais de um pavimento, ou a serventia por ele
externada, torna-se imprescindível definir o tipo dos defeitos superficiais
representativos e promover o seu levantamento, que podem ser através de duas
técnicas distintas:
• A técnica das avaliações subjetivas, que permitem definir o estado de
degradação do pavimento a partir de conceitos qualitativos
(alfanuméricos);
• A técnica das avaliações objetivas, que permite expressar a
degradação do pavimento através de quantificação numérica e da
distribuição de severidade das diversas manifestações de ruína.
2.2.1 Avaliação subjetiva
Segundo Bernucci et al (2007) o primeiro método estabelecido de forma sistemática
para a avaliação funcional foi o da serventia de um dado trecho de pavimento,
concebida por Carey e Irick (1960) para as pistas experimentais da AASHO
(American Association of State Highway Officials, hoje AASHTO, American
Association of State Highway and Transportation Officials).
De acordo com Cavalcante (2005), a serventia pode ser definida como sendo a
capacidade de um determinado pavimento proporcionar um rolamento suave,
confortável, seguro e econômico, atendendo a função para o qual fora projetado
num tempo t, na época da observação (figura 5). Onde sua principal preocupação é
avaliar o conforto dos usuários.
27
A determinação de conforto de rolamento através de uma avaliação subjetiva define
o modelo de serventia que o pavimento proporciona em um determinado momento
de sua vida, e este padrão é designado de Valor de Serventia Atual (VSA),
conhecido internacionalmente como Present Serviceability Ratio (PSR). O
Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transporte – DNIT, apresenta uma
metodologia que permite a avaliação das condições de um pavimento existente, com
bases subjetivas. As avaliações subjetivas são efetuadas por grupos de indivíduos
devidamente treinados que, trafegando um trecho de pavimento tido como
homogêneo e obedecendo a instruções especiais, conferem notas ao trecho em
uma escala variável de zero a cinco, onde a nota cinco representa o pavimento em
condições muito boas e zero em situação precária.
No Brasil, a avaliação subjetiva foi oficializada no procedimento DNIT 009/2003-
PRO, que foi elaborada com base nos estudos da ASSHO Road Test, recebendo a
nomenclatura de VSA (Valor da Serventia Atual).
O Valor da Serventia Atual pode ser definida como sendo a medida subjetiva das
condições de superfície de um pavimento, feita por uma equipe de pelo menos 5
avaliadores que percorrem o trecho sob análise, a uma velocidade próxima e abaixo
da velocidade permitida, em segmentos homogêneos de no máximo 2 Km, anotando
suas opiniões sobre a capacidade do pavimento de atender às exigências do tráfego
que sobre ele atua, no momento da avaliação, quanto à suavidade e ao conforto.
Figura 5 - Conceito de Serventia – Desempenho (CAVALCANTE, 2005).
28
Cada avaliador atribui uma nota subjetiva que varia no intervalo de 0 a 5. A média
das notas individuais corresponde ao VSA, de acordo com os seguintes conceitos:
Tabela 2 - Conceitos do Valor de Serventia Atual. (DNIT, 2003a)
A Norma DNIT 008/2003 – PRO (DNIT, 2003b) normaliza outro processo de
levantamento que tem por objetivo avaliar a condição da superfície de modo
contínuo, ela fixa as condições exigíveis na avaliação da superfície de pavimentos
flexíveis e semi-rígidos pelo processo de Levantamento Visual Contínuo
determinando-se o ICPF – Índice de Condição de Pavimentos Flexíveis, em que o
técnico atribui uma nota de 0 a 5 ao trecho, semelhante ao PSI, procedimento esse
relativo ao conforto e à segurança do usuário ao mesmo tempo em que proporciona
também os elementos necessários para o cálculo do IGGE – Índice de Gravidade
Global Expedito e do IES – Índice do Estado de Superfície do Pavimento. É
executado a uma velocidade média de 30 a 40 km/h, onde os técnicos no interior do
veículo registram as ocorrências dos defeitos na faixa de rolamento. Os segmentos
são estabelecidos pelos avaliadores com 1 km de extensão, de maneira a anotar as
ocorrências preponderantes que ocorrem na superfície do pavimento. Ver Tabela 3.
Tabela 3 - Tipos de serviços em função do ICPF (DNIT, 2003a).
29
2.2.2 Avaliação objetiva
A avaliação objetiva fornece o estado do pavimento detalhadamente, com várias
informações que não são diretamente obtidas na avaliação subjetiva, podendo ela
ser compreendida como o processo que busca definir o nível de serventia através do
inventário das degradações superficiais e geométricas existentes.
A condição da superfície de um pavimento asfáltico deve ser levantada, analisando-
se seus defeitos e prováveis causas, e atribuindo indicadores numéricos
ponderadores que classifiquem seu estado geral. O DNIT 006/2003 – PRO (DNIT,
2003c) estabelece um método de levantamento sistemático de defeitos e atribuição
do Índice de Gravidade Global (IGG), esta metodologia baseou-se no “Severity
Index” utilizado no Canadá pelo “Saskatchewn Department of Highways and
Transportion”, e contribui para auxiliar nos projetos de reforço. Para sistemas de
gerência de manutenção emprega-se geralmente o DNIT 007/2003 – PRO (DNIT,
2003d). Muitas vezes o levantamento dos defeitos e o cálculo do IGG precedem o
levantamento estrutural para poder melhor embasá-lo.
A compreensão dos conceitos próprios à terminologia dos defeitos é muito
importante para que estes sejam corretamente identificados. Existem muitas vezes
dificuldades na classificação dos defeitos, seja por sua morfologia ou por sua
gênese, que poderão ser agravadas em função da falta de controle tecnológico da
qualidade durante a fase de execução do pavimento. Isto pode contribuir para que
diversas causas concorram, simultaneamente para a manifestação de um defeito.
Portanto, deve-se distinguir a morfologia de um defeito da sua gênese, onde a
primeira está relacionada com a forma de um dado defeito e a segunda refere-se as
possíveis causas inerentes ao referido defeito.
No Brasil, os defeitos levantados são aqueles apresentados pela Norma DNIT
005/2003-TER (DNIT, 2003e) esta norma define os termos empregados nos defeitos
que ocorrem nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos.
Os tipos e classes dos defeitos de superfície em pavimentos com revestimentos
asfálticos estão listados no quadro 01.
30
Quadro 01 - Resumo dos defeitos com sua codificação e classificação (DNIT, 2003e)
Para o levantamento dos defeitos são utilizadas planilhas para anotações das
ocorrências, material para demarcação de estacas e áreas da pesquisa, e treliça
metálica para determinação do afundamento nas trilhas de roda das áreas
analisadas. A Figura 6 mostra um exemplo de treliça, com haste móvel central,
capaz de medir os afundamentos com a precisão de 0,5mm.
31
Figura 6 - Treliça para medição das flechas nas trilhas de roda. (DNIT, 2003b)
Para o cálculo do IGG faz-se a anotação numa planilha utilizando a terminologia e
codificação de defeitos apresentados no quadro 01, existentes na área demarcada.
Observe-se que não se dá importância neste método à área atingida pelo defeito,
mas à sua ocorrência ou não. Os afundamentos nas trilhas de roda externa e interna
devem ser mensurados com o auxílio da treliça metálica, figura 6, e anotados na
planilha na coluna referente à estação onde foi feita uma única medida em cada
trilha. A determinação da área da pista é de forma amostral, esta área e o
distanciamento entre elas são prefixados pela especificação do DNIT. Nas rodovias
de pista simples a cada 20m, alternados entre faixas, portanto, em cada faixa a cada
40m; nas rodovias de pista dupla, a cada 20m, na faixa mais solicitada pelo tráfego,
em cada uma das pistas. A superfície de avaliação corresponde a 3m antes e 3m
após cada uma das estacas demarcadas, totalizando em cada estação uma área
correspondente a 6m de extensão e largura igual a da faixa a ser avaliada. A Figura
7 mostra um exemplo das estações em pista simples. O procedimento da norma
DNIT 006/2003 – PRO, considera 15% da área total avaliada.
Para que os dados coletados no inventário sejam processados, deve-se inicialmente
separar os segmentos com as mesmas características (homogêneos), em seguida,
32
determina-se as frequências absolutas e relativas das falhas anotadas, bem como a
média aritmética e a variância das flechas das trilhas de roda. Para os defeitos e
parâmetros estatísticos das flechas deve-se atribuir um fator ponderador que
exprime a sua importância em relação à serventia.
Os valores da frequência relativa de cada tipo de defeito, da média aritmética e
variância das flechas multiplicadas pelo seu fator ponderador correspondente
resultam num produto que é o IGI (indicie de gravidade individual). A soma de todos
os valores de IGI resulta no IGG (Indicie de Gravidade Global) do segmento
homogêneo.
Através do resultado do IGG pode-se classificar o estado geral do pavimento
referente ao segmento homogêneo.
Tabela 4 - Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG (DNIT, 2003b).
Figura 7 - Exemplo de estação em pista simples. (Bernucci et al., 2007)
33
2.2.3 Causas prováveis dos defeitos
De acordo com Preussler e Pinto (2002), como as estruturas dos pavimentos e as
condições ambientais são muito diversas, existem vários manuais ou catálogos de
identificação e causas de defeitos (nacionais e estrangeiras). Entretanto, existe um
bom nível de padronização e similaridade entre os manuais mais conhecidos. As
orientações que serão mostradas na Tabela 05 são em grande parte provenientes
dos Manuais de Identificação de Defeitos da AASHTO (American Association of
State Highway and Transportation Ofificials) e SHRP (Strategic Highway Research
Program) e são compatíveis com as classificações vigentes no país.
Segundo Bernucci et al. (2007), os defeitos de superfície podem aparecer
precocemente (devido a erros ou inadequações) ou a médio ou longo prazo (devido
à utilização pelo tráfego e efeitos das intempéries). Entre os erros ou inadequações
que levam à redução da vida de projeto, destacam-se os seguintes fatores, agindo
separada ou conjuntamente: erros de projeto; erros ou inadequações construtivas;
erros ou inadequações nas alternativas de conservação e manutenção.
Bernucci et. al. (2007), destaca alguns exemplos de problemas construtivos que
podem gerar os defeitos nos pavimentos asfálticos: espessuras menores que as
previstas em projeto; falta de compactação apropriada das camadas, causando
deformações e afundamentos excessivos ou rupturas localizadas; técnica de
compactação inadequada, com uso de equipamentos de baixa eficiência;
compactação de misturas asfálticas em temperaturas inadequadas ou variabilidade
de temperatura na massa asfáltica durante o processo de compactação; erros nas
taxas de imprimação ou pintura de ligação, entre outros.
Os principais defeitos de superfície dos pavimentos com revestimento asfáltico e os
mecanismos de ocorrência ajudam no diagnóstico da patologia e são úteis na
programação da reabilitação. Preussler e Pinto (2002) fazem a descrição dos
principais defeitos, as causas prováveis e possíveis correções, ver Tabela 5. As
fotos utilizadas nesta Tabela foram retiradas do Livro Pavimentação Asfáltica –
34
Formação Básica para Engenheiros, Bernucci et al (2007) e do livro Pavimentação
Rodoviária – Conceitos fundamentais sobre pavimentos flexíveis de Preussler e
Pinto (2002).
35
Tabela 5 - Principais defeitos, causas prováveis e correções. (Adaptado de PREUSSLER e PINTO, 2002)
36
37
38
39
40
2.2.4 Avaliação de irregularidades de pavimentos
Conceitua-se irregularidade como o conjunto dos desvios da superfície viária em
relação a um plano de referência, desvios estes que afetam a qualidade do
rolamento, a dinâmica dos veículos e a ação dinâmica das cargas sobre a via.
(PREUSSLER e PINTO, 2002)
As distorções da superfície é um fenômeno que pode ter origem congênita, ou seja,
decorrer de imperfeições no processo executivo, assim como pode resultar de
problemas ocorridos após a construção, como o resultado da ação do tráfego, do
clima e outros fatores.
Segundo Cavalcante (2005), existe dois tipos de irregularidades de pavimento, são
elas:
• a irregularidade transversal, atribuída à fluência plástica ou à
consolidação diferencial de uma ou mais camadas do pavimento e/ou
do solo de fundação, ocorrentes nas trilhas de roda, e
• a irregularidade longitudinal, atribuída aos afundamentos plásticos ou
de consolidação, localizados ou generalizados, associados a outros
defeitos tais como as ondulações e corrugamentos.
No Brasil, normalmente, as medidas de irregularidade transversal têm sido
processadas através do levantamento de seções transversais dispostas em
intervalos regulares, de estaca a estaca, onde são feitas medições pontuais do valor
máximo das flechas nas trilhas de roda (interna e externa), utilizando-se a treliça
mostrada na figura 6.
A irregularidade longitudinal é medida ao longo de uma linha imaginária, paralela ao
eixo da estrada e, em geral, coincidente com as regiões de trilhas de roda, podendo
em alguns casos haver o interesse de melhor detalhar o perfil, levantando-o em
diversas linhas paralelas imaginárias. A linha de levantamento longitudinal possui
41
uma largura variável de alguns milímetros a centímetros e depende do tipo de
equipamento empregado (BERNUCCI et al 2007).
Na figura 8, consta uma ilustração dos perfis transversal e longitudinal do pavimento.
Segundo o DNIT (2006), a determinação da irregularidade longitudinal de um
pavimento pode ser considerada, com boa aproximação, como uma medida indireta
de sua serventia. Desta forma, tornou-se prática corrente na avaliação dos
pavimentos por intermédio de equipamentos que forneçam a irregularidade, pois os
valores das irregularidades são utilizados diretamente, sem a necessidade de
convertê-los em índice de serventia, uma vez que a irregularidade é uma medida
objetiva, enquanto o índice de serventia apresenta um caráter subjetivo.
Figura 8 – Ilustração dos perfis transversal e longitudinal do pavimento (fonte: www.cibermetrica.com.br)
Os equipamentos destinados à medida da irregularidade de um pavimento podem
ser agrupados de acordo com em:
• medidores do perfil da superfície do pavimento;
• medidores de “resposta” do veículo às distorções da superfície do
pavimento.
Existe uma grande variedade de equipamentos destinados a medida da
irregularidade dos pavimentos rodoviários, classificados em quatro grupos distintos a
seguir apresentados (DNIT, 2006):
42
a) Sistemas de medida direta do perfil: neste grupo se enquadram aqueles que
envolvem medidas diretas ou manuais da geometria vertical do pavimento,
retratando as distorções que afetam a dinâmica dos veículos, mediante
emprego de equipamentos de topografia ou instrumentos adequados. Os
resultados obtidos devem ser processados para fornecer valores estatísticos
indicativos de irregularidade. Cita-se, por exemplo, o método de Nível e Mira e
a viga Abay do TRRL;
b) Sistemas de medidas indiretas do perfil: neste grupo se enquadram aqueles
que executam medidas mecanizadas do perfil da via. Os dados resultantes
devem ser processados para fornecer valores como amplitude de onda,
coeficiente de irregularidade, etc. Como exemplo, pode-se citar o Perfilômetro
Dinâmico de Superfície – GMR, o Perfilômetro da AASHTO, Analisador de
perfil longitudinal – APL, Perfilômetro CHLOE entre outros;
c) Sistemas baseados na reação do veículo ou tipo-resposta: neste grupo se
enquadram aqueles que executam medidas relativas entre as oscilações do
eixo traseiro do veículo e sua carroceria e os registram acumulativamente. A
partir destes valores é determinada, estatisticamente, a irregularidade do
pavimento. Como exemplo, pode-se citar o Rugosímetro BPR, Maysmeter e o
Sistema integrador IPR/USP;
d) Sistemas de medida com sonda sem contato: neste grupo se enquadram
aqueles que se baseiam na reflexão de uma onda sonora ou raio laser
emitido por um dispositivo acoplado ao veículo. Como exemplo, pode-se citar
o Perfilômetro “laser” do TRRL e o Perfilômetro “acústico” da Universidade
FELT, Perfilômetro PRIMAL entre outros.
Em Brasília no ano de 1982, como resultado de uma pesquisa internacional de
medição de irregularidade promovida pelo Banco Mundial em 1980, foi estabelecida
a escala “International Roughness Index” – IRI, que é a escala de referência
transferível para todos os sistemas de medição, hoje atendendo aos requisitos
preconizados na ASTM E1926 e DNER PRO 182/94 (CAVALCANTE, 2005).
43
O índice é expresso pela relação entre os movimentos acumulados da suspensão do
veículo e a distância percorrida pelo veículo, geralmente, a unidade de medida do
IRI é m/km.
No Brasil, utiliza-se o “quociente de Irregularidade” – QI como escala padrão de
medição reconhecido mundialmente, a partir do uso do “Perfilômetro Dinâmico de
Superfície”. O modelo de quarto-de-carro consiste em um sistema composto por
uma massa, uma roda, um amortecedor e uma mola (ver figura 9). A resposta da à
irregularidade obtida pela simulação de movimentos no quarto-de-carro, é aceita
como uma medida padrão de irregularidade e é expressa em contagens por
quilômetro (cont./km).
Figura 9 – Esquema do simulador de quarto de carro (DNIT, 2006). Segundo DNIT (2006), os dados de Q.I. utilizados na PICR, realizada entre 1975 a
1981, foram obtidos por um equipamento do tipo-resposta (Maysmeter),
devidamente calibrado em bases niveladas por meio de um perfilômetro GMR.
Os conceitos de QI e IRI são bastante similares, e na prática, podem ser
correlacionados. Uma relação aproximada entre QI e IRI é dada por: QI = 13 IRI.
No Brasil, têm sido aplicados com maior freqüência os “sistemas medidores de
irregularidade do tipo resposta” – SMITR, estes aparelhos necessitam de calibração
pelo fato de suas características não permanecerem estáveis ao longo do tempo,
44
não sendo nem as mesmas para veículos diferentes. Desta forma, faz-se importante
a calibração de tal equipamento segundo as normas:
a) DNER PRO-164/94 (DNER, 1994a) – A calibração e Controle de Sistemas
Medidores da Irregularidade de Superfície de Pavimentos.
b) DNER ES-173/94 (DNER, 1986) – Método de Nível e Mira para Calibração de
Sistemas Medidores de Irregularidades.
c) DNER PRO-182/87(DNER, 1994b) – Medição de Irregularidade de Superfície
de Rodovias com Medidores Tipo Resposta.
d) DNER PRO- 229/89(DNER, 1994c) – Restauração de sistemas medidores de
irregularidade de pavimentos (Sistemas Integradores IPR/USP Maysmeter)
2.2.5 Avaliação da aderência
Segundo DNIT (2006), a principal propriedade do pavimento no que diz respeito à
segurança, independentemente de fatores relacionados com as condições em
planta, perfil e seção transversal da rodovia, é a sua capacidade de proporcionar a
adequada aderência e atrito entre a sua superfície e os pneus dos veículos.
Os segmentos com baixo valor de aderência e/ou altos índices de acidentes devem
ser identificados nos relatórios de inventário. Tais identificações permitem ao órgão
rodoviário realizar uma análise mais profunda em cada caso, e com isso avaliar as
necessidades e programar medidas corretivas locais.
Nas especificações atuais do DNIT sobre misturas betuminosas foram incluídos dois
Métodos simples para avaliação das condições de aderência Pneu/Pavimento, a
saber:
a) Association Française de Normalisation – AFNBR NF-P. 98-216-7 – Método
da Mancha de areia.
b) ASTM E.303 – Surface Fictional Properties Using the Britsh Pendulum Tester
– Método de Pêndulo Britânico.
45
Os equipamentos portáteis dos métodos citados pelo DNIT em sua especificação
são bastante econômicos e, podem fornecer informações importantes sobre o
coeficiente de atrito e a macro-estrutura dos revestimentos.
O pêndulo britânico determina por uma medida escalar o grau de escorregamento
(ou derrapagem) presente na superfície de um pavimento. Esse dito escorregamento
pode ser tratado também como o grau de aderência entre o pneu e o pavimento, ou
também chamado como coeficiente de atrito cinemático, ver Figura 10.
O ensaio da mancha de areia avalia a macro-textura e caracteriza a superfície do
pavimento quanto a sua capacidade de drenar a água confinada entre o pneu e o
pavimento, e quantifica a densidade, ou seja, a distância média entre grânulos
individuais de agregados aflorados na superfície do pavimento, ver Figura 11.
Figura 10 – Ensaio do Pêndulo Britânico (BERNUCCI et al., 2007)
Figura 11 – Ensaio da Mancha de Areia (BERNUCCI et al., 2007)
46
2.3 Avaliação Estrutural de Pavimentos Flexíveis
Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT, o
levantamento da condição estrutural do pavimento fornece informações valiosas ao
projetista quanto a sua condição estrutural, o grau de degradação e permite a
seleção e dimensionamento da mais adequada alternativa de restauração.
A avaliação estrutural de um pavimento está diretamente associada a sua
capacidade de resistir às cargas atuantes, o que pode ser vinculado diretamente ao
projeto do pavimento e ao seu dimensionamento.
Os defeitos estruturais resultam especialmente da repetição das cargas e vinculam-
se às deformações elásticas e plásticas. As deformações elásticas são mensuradas
por equipamentos chamados deflectômetros por medirem os deslocamentos
verticais dito recuperáveis, que são chamados de “deflexões” do pavimento. Tais
deformações verticais são responsáveis pela maioria das trincas que surgem
durante a vida do pavimento, e que pode levar à fadiga do revestimento. As
deformações plásticas se acumulam durante os anos de vida de um pavimento e os
seus resultados são os defeitos do tipo afundamento localizado ou das trilhas das
rodas, essas deformações são realizadas através da treliça normatiza pelo DNIT
(BERNUCCI et al., 2007).
Conforme Cavalcante (2005), o conhecimento da condição estrutural do pavimento e
do subleito possibilita o diagnóstico dos defeitos que tenham sido originados por um
problema estrutural. Sendo assim, a análise dos parâmetros elásticos obtidos no
levantamento estrutural permite inferir sobre a real condição em que se encontra a
estrutura, e assim, dimensionar o reforço objetivando compatibilizar as diversas
características mecânicas dos materiais que compõem o pavimento reforçado frente
às solicitações futuras do tráfego e efeitos climáticos.
De acordo com Preussler e Pinto (2002), a medida da deflexão recuperável máxima
é um parâmetro importante para a caracterização do comportamento estrutural do
pavimento, pois o seu valor está intimamente relacionado com a deformabilidade
elástica de todas as camadas que compõem a estrutura ensaiada. Quanto maior o
47
seu valor, mais resiliente é a estrutura e, consequentemente, maior será o seu
comprometimento estrutural. Porém, estruturas distintas podem apresentar a mesma
deflexão recuperável máxima (figura 12), por este fato, tornam-se imprescindíveis
medidas auxiliares a diferentes distâncias no sentido de se obter a linha de
influência da bacia de deformação elástica, e assim, caracterizar melhor o
pavimento, obtendo-se por processos de retroanálise, os módulos de resiliência das
camadas da estrutura, bem como analisar a contribuição de cada camada na
deflexão máxima.
Figura 12 - Esquema de diferentes bacias deflectométricas para uma mesma deflexão máxima (CAVALCANTE, 2005).
A avaliação estrutural de pavimentos pode ser realizada por ensaios destrutivos e
ensaios não destrutivos.
A diferença entre os métodos destrutivos e os não destrutivos diz respeito à
ocorrência ou não da retirada do material do pavimento para ser analisado em
laboratório.
2.3.1 Avaliação estrutural por ensaios destrutivos
Ocasionalmente torna-se necessário a remoção de partes da estrutura do pavimento
para se determinar onde e porque os problemas estão ocorrendo através de ensaios
laboratoriais.
48
Segundo Macêdo (1996), as propriedades medidas em ensaios destrutivos não
refletem, na sua totalidade, o estado de tensão e condições ambientais ao longo do
tempo, pelo fato de não estar bem representada as condições dos materiais em
campo (estado de tensões, índice de vazios, etc.) sob a ação combinada de cargas
e do clima. Porém, apesar destas ressalvas, os ensaios de laboratórios são bastante
utilizados para determinação de parâmetros elásticos e de resistência e também,
como ponto positivo, destaca-se nos ensaios de laboratórios, o fato que uma
amostra pode ser condicionada milhões de vezes sob condições de contorno
controladas.
Os dois principais ensaios para avaliação estrutural destrutiva são: ensaio triaxial
dinâmico e ensaio de compressão diametral dinâmico.
2.3.1.1 Ensaio triaxial dinâmico
O ensaio triaxial dinâmico objetiva reproduzir em laboratório as condições de
carregamento impostas ao pavimento pela solicitação do tráfego, e, dessa forma,
simular o comportamento resiliente dos materiais utilizados. Nestes ensaios a força
aplicada atua sempre no mesmo sentido de compressão, de zero até um máximo e
depois diminui até anular-se, ou atingir um patamar inferior, para atuar novamente
após pequeno intervalo de repouso (fração de segundo), procurando reproduzir as
condições de carregamento de campo. A velocidade do veículo e o fluxo de tráfego
são simulados respectivamente pelo tempo de pulso e freqüência da carga aplicada.
O ensaio consiste basicamente em duas fases. A primeira, chamada fase de
condicionamento, objetiva reduzir a influência das grandes deformações plásticas e
reduzir o efeito da história de tensões no valor do módulo de resiliência. A obtenção
dos valores de MR é feita na segunda etapa do ensaio, onde para cada par de
tensões σ1 e σ3 é feita a medida da deformação resiliente εr. Calcula-se, então, para
cada par de tensões, o módulo resiliente pela seguinte equação:
(2.1)
49
Sendo:
MR = módulo de resiliência;
σd = tensão desvio, que é a tensão aplicada vertical e repetidamente durante o
ensaio;
εr = deformação específica axial resiliente.
No Brasil, o ensaio é normatizado pelo método de ensaio DNER-ME 131/94. De
acordo com o método, o corpo-de-prova cilíndrico deve ter dimensões tais que o
diâmetro seja pelo menos 4 vezes maior que o diâmetro máximo das partículas. Em
geral, utilizam-se corpos de prova de 10 ou 15cm de diâmetro. Recomenda-se
também que a altura seja aproximadamente o dobro do diâmetro.
Segundo MEDINA (1997), o termo resiliência significa energia armazenada em um
corpo deformado elasticamente, que é devolvida quando cessam as tensões
causadoras das deformações; ou seja, é a energia potencial de deformação.
Um estudo interessante foi o de Salí Franzoi (1990) apud Balbo (2007), buscando
conhecer o comportamento dos solos lateríticos em relação aos não lateríticos,
realizou ensaios triaxiais de carga repetida com diversos solos do estado de São
Paulo, na Tabela 6, encontram-se os valores médios dos módulos de resiliência para
valores constantes de σ3 = 0,02 Mpa e σd = 0,03 Mpa. O que se verifica é que os
solos lateríticos apresentam comportamento resiliente superior aos não lateríticos.
De acordo com a classificação MCT (Miniatura Compactada Tropical), classificação
dos solos tropicais criada por Nogami e Villibor em 1981 e melhorada em 1991, os
solos tipo LA´, são os solos arenosos finos lateríticos; os solos LG´, são as argilas
lateríticas e os solos NA´ e NS´ são os solos com comportamento não lateríticos.
50
Procedência Textura MCT HRB hót (%) Mr (Mpa)
SP - 310 / Km 222 Areia Siltosa LA A - 2 - 4 10 150
SP - 425 / E280 Areia LA´ A - 6 11 250
SP - 255 / Km 63 Areia Argilosa LA´ A - 6 12 340
Jazida S.André (SP) Argila LG´ A - 7 - 5 27 200
SP - 333 / Km 320 Argila Siltosa LG´ A - 7 - 5 23 500
SP - 310 / Km 257 Argila Siltosa LG´ A - 7 - 5 24 300
SP - 55 / Km 94,9 Areia NA´ A - 1 - B 14 45
SP - 280 / Km 40 Silte Arenoso NS´ A - 6 21 32
SP - 280 Silte NS´ A -7 - 5 22 80
Tabela 6 - Valores médios de módulos de resiliência para diversos tipos de solos
Figura 13 - Equipamento para ensaio triaxial dinâmico da COPPE - UFRJ
2.3.1.2 Ensaio de compressão diametral dinâmico
O ensaio de compressão diametral é utilizado na determinação da resistência à
tração, o módulo resiliente e a resistência à fadiga das misturas asfálticas. Este
ensaio foi desenvolvido pelo professor Fernando Luiz Lobo Carneiro para a
determinação da resistência à tração de corpos-de-prova cilíndricos de concreto de
cimento Portland. Este ensaio é conhecido como ensaio brasileiro. Segundo
51
MEDINA & MOTTA (2005), atribui-se a Schmidt, da CHEVRON, Califórnia, a
aplicação deste ensaio sob carregamento dinâmico a misturas asfálticas.
A ABNT 15087/2004 normatiza este ensaio, que consiste basicamente no seguinte
procedimento:
• medir a altura (H) e o diâmetro (D) do corpo-de-prova com paquímetro;
• colocar o corpo de prova na estufa ou sistema de refrigeração, por um
período de duas horas, de modo a se obter a temperatura especificada
para o ensaio;
• ajustar o corpo de prova na prensa e aplicar a carga progressivamente,
com uma velocidade de deformação de 0,8 + 0,1 mm/s, até que se dê
a ruptura;
• com o valor de carga de ruptura (F) obtido, calcula-se a resistência à
tração do corpo-de-prova segundo a expressão:
(2.2)
Sendo:
σR – resistência à tração, kgf/cm2;
F – carga de ruptura dinâmico, kgf;
D – diâmetro do corpo-de-prova, cm;
H – altura do corpo-de-prova, cm;
A aparelhagem normalmente utilizada para a realização deste ensaio é a prensa
Marshall, sendo os corpos de prova idênticos aos utilizados no ensaio de módulo
resiliente, em dimensões e forma de obtenção. Na figura 14 pode-se observar um
exemplo de um equipamento utilizado no ensaio de compressão diametral de carga
repetida.
52
Figura 14 - Equipamento de Ensaio de Compressão Diametral (BERNUCCI, 2007).
a) Módulo de resiliência de misturas betuminosas
No Brasil, tradicionalmente emprega-se o ensaio de tração indireta por compressão
diametral de cargas repetidas para determinação do módulo de resiliência de
misturas asfálticas, já que este simula o comportamento mecânico dos
revestimentos na região onde ocorrem deformações de tração, responsáveis pela
fadiga da camada e, conseqüentemente, pela vida de serviço da estrutura.
Segundo PINTO e PREUSSLER (2002), resumidamente, pode-se dizer que o
módulo de resiliência de misturas betuminosas é a relação entre a tensão desvio (σd)
aplicada repetidamente no plano diametral vertical de uma amostra cilíndrica de
mistura betuminosa e a deformação específica recuperável (εr) correspondente à
tensão aplicada, numa temperatura T(ºC), para certa frequência de aplicação de
carga. Tem-se adotado a temperatura de 25ºC, com freqüência de 60 solicitações
por minuto e duração da carga de 0,10s.
53
Figura 15 – Compressão diametral – distribuição das tensões de tração e compressão nos planos diametrais: (a) – horizontal; (b) – vertical (MEDINA, 1997).
b) Vida de fadiga de misturas betuminosas
A fadiga é definida pela ASTM (1979) apud Bernucci et al. (2007) como o processo
da mudança estrutural permanente, progressiva e localizada que ocorre em um
ponto do material sujeito a tensões de amplitudes variáveis que produzem fissuras
que conduzem para totalizar a falha após um determinado número de ciclos.
Conforme Preussler (1983), os materiais betuminosos utilizados em revestimentos
de pavimentos, sob ação do tráfego, são submetidos a carregamentos dinâmicos de
curta duração e tensões muito abaixo das que possam provocar plastificação
excessiva do material, têm um comportamento aproximadamente elástico. Estas
condições são compatíveis com aquelas que ocorrem nos pavimentos sob ação do
tráfego.
Segundo Preussler (1983) e Bernucci et al. (2007), a vida de fadiga de uma mistura
betuminosa é definida em termos de vida de fratura (Nf) ou vida de serviço (Ns). A
54
vida de fratura refere-se ao número total de aplicações de certa carga necessária à
fratura completa da amostra e a vida de serviço ao número total de aplicações desta
mesma carga que reduzem o desempenho ou a rigidez inicial da amostra a um nível
pré-estabelecido.
Os ensaios dinâmicos para determinar a vida de fadiga dos materiais requerem
maior tempo em relação ao ensaio para determinação do módulo de resiliência.
Com relação ao tipo de carregamento aplicado, que devem representar condições
extremas que podem ocorrer em campo, os ensaios de fadiga podem ser de dois
tipos:
• tensão controlada: aplicação constante de carga e deformações
resultantes variando com o tempo;
• deformação controlada: aplicação de cargas repetidas que produzem
uma deformação repetida constante ao longo do ensaio.
Conforme Pinto e Preussler (2002), o comportamento à tensão ou deformação
controlada dependerá tanto da espessura e do módulo de rigidez do revestimento,
como do módulo da estrutura subjacente.
Segundo Medina (1997), o ensaio laboratorial de vida de fadiga tradicionalmente
realizado no país para definição do número de repetições de carga é feito por
compressão diametral à tensão controlada (TC), sendo a carga aplicada numa
freqüência de 1Hz através de equipamento pneumático. No decorrer do ensaio, a
deformação de tração aumenta até o rompimento completo do corpo-de-prova. Este
tipo de ensaio é compatível com a caracterização de materiais de revestimentos
asfálticos mais espessos em decorrência de absorção das tensões pelo
revestimento com relação às camadas subjacentes.
No caso de ensaio de deformação controlada, a simulação corresponde a
revestimentos mais delgados uma vez que nestes há maior contribuição das
subcamadas na absorção das tensões solicitantes. Para que a deformação seja
mantida constante ao longo do ensaio, faz-se necessário que haja uma diminuição
do carregamento aplicado. Alguns autores definem a vida de fadiga à deformação
55
controlada como sendo o número de repetições da carga capaz de reduzir o
desempenho ou rigidez inicial da amostra a um nível pré-estabelecido. Estes autores
consideram que uma redução de módulo de rigidez ou de resiliência, da ordem de
50%, define o fim do ensaio, ou seja, da vida de fadiga.
Os critérios de fadiga preconizados nos ensaios a tensão ou deformação controlada
apresentados na Tabela 7.
Tabela 7 – Critérios de fadiga (PINTO e PREUSSLER, 2002).
Segundo Preussler (1983) os fatores que afetam a vida de fadiga das misturas
asfálticas sejam a tensão controlada ou a deformação controlada, estão mostrados
na Tabela 8.
Tabela 8 – Fatores que afetam a vida de fadiga das misturas asfálticas
(CAVALCANTE, 2005).
56
A vida de fadiga é expressa tradicionalmente em função do número de solicitações
necessárias para a conclusão do ensaio, tendo sido relacionada a um dos seguintes
parâmetros seguintes (BENEVIDES, 2000):
(2.3)
(2.4)
(2.5)
(2.6)
Sendo:
N – número de repetições de carga necessárias à ruptura do corpo-de-prova,
vida de fadiga;
σt – tensão de tração aplicada;
εt – deformação de tração aplicada;
∆σ – diferença entre as tensões horizontal e vertical;
Ki, ni – parâmetros experimentais determinados a partir dos resultados do
ensaio.
σt - resistência à tração aos 28 dias de idade.
2.3.2 Avaliação estrutural por ensaios não-destruti vos
Os métodos não-destrutivos, na sua maioria, se baseiam na determinação da
deformação elástica, que é a resposta do pavimento sob efeito do carregamento
dinâmico do tráfego.
57
As técnicas de medidas de deflexões em pavimentos com equipamentos
deflectométricos são amplamente utilizadas para avaliação estrutural e retroanálise.
O baixo custo, menor interrupção do tráfego e menores danos ao pavimento as
tornam preferenciais em relação às destrutivas, tal fato não minimiza a importância
dos métodos destrutivos, sendo em muitos casos completamente necessários.
Historicamente, o registro mais antigo de medida de deflexão em pavimentos deve-
se a Hveem, sensores foram instalados em rodovias do Estado da Califórnia (EUA)
por volta de 1938, porém, estudos mais complexos iniciaram-se nos princípios da
década de 50 (PEREIRA, 2007).
Segundo Mâcedo (1996), Witczak (1989) descreve o histórico dos ensaios
deflectométricos distinguindo três fases nesta evolução, estas fases, embora não
sejam excludentes, são úteis a diferentes níveis de exigência do projeto de
engenharia. O reconhecimento desta realidade, segundo o autor, é de suma
importância para o reconhecimento das limitações inerentes ao estado da arte de
cada fase evitando, dessa forma, interpretações errôneas sobre o comportamento
dos pavimentos em situações específicas onde se torna obrigatório o uso de
tecnologias limitadas. Estas fases de acordo com a referência citada são:
Fase 1 – Relação deflexão máxima x vida dos pavimen tos - Nesta fase,
media se apenas a deflexão máxima sob condições de cargas conhecidas e
através de um critério de ruptura empírico (usualmente deduzido a partir de
observações de comportamento de pavimentos flexíveis convencionais) se
estimava a vida restante do mesmo.
Fase 2 – Curvas múltiplas de deflexão x vida dos pa vimentos – Nesta
fase reconheceu-se que, embora a deflexão máxima sob a ação de uma
determinada carga representasse as condições estruturais de um pavimento,
em muitos casos esse parâmetro não conseguia explicar de “per si” o
comportamento estrutural global. Tornou-se, portanto necessário definir
outros parâmetros, que em conjunto com a deflexão máxima fornecessem
informações relacionadas ao estado do pavimento. Como característica desta
fase destacam-se:
58
a) o reconhecimento de que os pavimentos rompem-se por mais de
um mecanismo de ruptura: a fadiga dos revestimentos asfálticos e
deformações plásticas do subleitos;
b) uso da deflexão máxima (do) e do raio de curvatura (Rc) como
indicadores da capacidade estrutural dos pavimentos.
Fase 3 – Análise da bacia de deflexões – Esta é a fase atual, que se
caracteriza não somente pela obtenção da bacia de deflexões de forma rápida
e acurada, mas também pela utilização de teorias apropriadas que permitem
a avaliação do comportamento mecânico dos materiais “in-situ”.
Durante a fase inicial do uso das deflexões como parâmetro para a avaliação da vida
útil de um pavimento, procurou-se associar a magnitude da deflexão máxima com a
vida de um pavimento, geralmente expressa em número de repetições permitidas e
expressa por meio de um critério empírico de falha/ruptura.
Conforme Simm Jr (2007), o Raio de curvatura (Rc) surgiu como elemento
complementar nas análises dos levantamentos com a viga Benkelman para indicar a
capacidade do pavimento em distribuir as tensões das cargas do tráfego. Trata-se
de um importante parâmetro de análise, pois diferentes estruturas de pavimento
podem apresentar a mesma deflexão máxima e possuírem condições estruturais
bem distintas. A forma da bacia indica a aptidão da estrutura em receber e distribuir
as tensões para as camadas subjacentes.
Quando um pavimento apresenta valores baixos de raio de curvatura é um indicativo
que a estrutura de pavimento apresenta baixa capacidade de distribuição de
tensões. Já valores de raio de curvatura elevados indicam boa capacidade de
distribuição de tensões. De maneira geral, considera-se que raios maiores que 100m
(DNIT, 2006) indicam boa capacidade estrutural, enquanto valores abaixo deste
indicam problemas estruturais no pavimento.
Uma bacia de deflexão consiste num conjunto de deflexões medidas a diferentes
distâncias do ponto de aplicação da carga. A bacia de deflexão pode ser utilizada,
59
através de técnicas de retroanálise, para a estimativa dos módulos resilientes
médios dos materiais empregados na estrutura do pavimento.
Segundo MACEDO (1996), a necessidade de bons resultados de avaliação não
destrutiva de pavimentos promoveu o desenvolvimento de diferentes tipos de
equipamentos para ensaios deflectométricos visando atender as seguintes questões:
• Aumentar a acurácia das medidas;
• Aumentar a produtividade em termos de números de ensaios por dia
de trabalho;
• Simular, de forma mais real possível, as condições de carregamento do
tráfego (magnitude, forma e tempo equivalente de carregamento);
• Obtenção de formas simples de operação e de interpretação dos
resultados; e
• Procurar reduzir os custos dos ensaios.
Segundo Macêdo (1996), três classes de equipamentos não destrutivos são
utilizados frequentemente para a obtenção de dados deflectométricos:
• equipamentos de carregamento quase-estático que medem a deflexão
do pavimento sob carregamento das rodas de veículos que deslocam a
velocidade muito baixa para que não ocorra a influência de forças
inerciais. Exemplos: ensaio de placa, viga Benkelman, curvímetro,
deflectógrafo Lacroix e o deflectógrafo móvel da Califórnia “Califórnia
travelling deflectometer”.
• equipamentos de carregamento dinâmico em regime permanente que
aplicam uma carga estática na superfície do pavimento e o caráter
dinâmico do ensaio é obtido a partir da indução de uma vibração
harmônica estável. Inclui-se aqui os equipamentos Dynaflect, o Road
Rater e o vibrador WES-16 do Corpo de Engenheiros dos E.U.A.
• equipamentos que medem a deflexão a partir de carregamentos por
impulso "Falling Weigth Deflectometer – FWD”. Estes equipamentos
60
aplicam uma força transiente ao pavimento pelo impacto causado por
um peso alçado a uma certa altura num sistema guia e, a seguir,
liberado. O peso ao cair choca-se com uma placa que transmite a força
ao pavimento, força esta que pode ser variada pela alteração do
conjunto de massas e/ou altura de queda através de um processo de
tentativa e erro para a resposta conveniente da estrutura. Nesta classe
de equipamentos são incluídos: Dynatest FWD, Dynatest HWD,
Phoenix FWD, Kuab FWD (versão sueca) e o Nagaoka Kuab FWD
(versão japonesa).
Existem também outros equipamentos que são utilizados para ensaios não-
destrutivos que se baseiam em transmissão de ondas eletromagnéticas como o
Ground Penetration Radar (GPR) e na propagação de ondas sísmicas.
Conforme Bernucci et al (2007) há bastante diferença entre os valores numéricos de
avaliação estrutural realizados utilizando-se cada um desses tipos de equipamentos,
que podem ser usados para levantamentos da condição de pavimentos para sistema
de gerência em nível de rede, para análise de rotina ou para projeto de reabilitação.
Todos os equipamentos devem ser constantemente calibrados por processos
específicos e seguem rotinas de aplicação determinada pelo tipo de carregamento.
Os equipamentos de medição de deflexão do pavimento mais utilizados no país são
de duas gerações bastante distintas:
• A viga Benkelman, desenvolvido na década de 50 pelo engenheiro
A.C. Benkelman do Departamento de Transportes da Califórnia. Foi
introduzido no Brasil em 1962.
• FWD - (falling weight deflectometer), criados na década de 80. Foi
introduzido no Brasil em 1994.
Nos itens seguintes estão descritas as classes e os principais equipamentos
correspondentes a cada uma delas.
61
2.3.2.1 Equipamentos de carregamento quase-estático
a) Ensaio de Placa
Também conhecido como “Prova de Carga”, é um procedimento para medida
estática de deflexão, sendo a carga aplicada por um macaco hidráulico em uma
placa rígida com 762 mm de diâmetro sobre a superfície do pavimento, ver figura 16.
É um procedimento pouco difundido na avaliação de pavimento devido ao longo
tempo que se gasta para ser executado e ser um procedimento trabalhoso.
Figura 16 - Esquema do ensaio de placa (NÓBREGA, 2003).
b) Viga Benkelman
A viga Benkelman foi desenvolvida por A. C. Benkelman junto com a WASHO Road
Test, com a finalidade de reduzir os custos e aumentar a velocidade das avaliações
de pavimentos, que vinham sendo feitas através do ensaio de placa.
Na busca de se determinar as condições estruturais do pavimento, desde a década
de 1960 o Brasil emprega a viga Benkelman por se tratar de um equipamento de
fácil manuseio e ser largamente difundido no mundo.
Conforme a norma DNER (1994d), a viga Benkelman, conforme ilustrada na figura
17, é composta de uma haste metálica articulada e apóia-se em um suporte também
62
metálico, constituído de três pés, sendo a viga móvel acoplada a esta por meio de
uma articulação, ficando uma das extremidades (ponta de prova) inserida entre as
rodas do semi eixo de um caminhão com 8,2t no eixo simples de roda dupla traseiro,
conforme ilustrado nas figuras 18 e 19. A outra aciona um extensômetro com
precisão de milímetros. Possui também um pequeno vibrador com a finalidade de
vencer o atrito entre as peças móveis e impedir eventuais inibições do ponteiro do
extensômetro. A viga apresenta uma relação conhecida entre os comprimentos da
ponta de prova à articulação (a) e desta a ponto de posicionamento do extensômetro
(b), que geralmente obedecem a relação 2/1, 3/1 ou 4/1.
Figura 17 - Esquema da viga Benkelman (DNER, 1994d).
Figura 18 - Esquema do posicionamento da viga Benkelman (DNER, 1994d).
63
Figura 19 - Ilustração do ensaio realizado com a viga Benkelman (BERNUCCI et al.,
2007). No Brasil este método de ensaio é normatizado através das normas DNER-ME
024/94 (DNER, 1994d) e pelo DNER-ME 061/94 (DNER, 1994g).
c) Viga Benkelman Automatizada
Segundo Preussler e Pinto (2002), as vigas de deflexão automatizadas, baseiam-se
no mesmo princípio da viga Benkelman, foram desenvolvidas para aperfeiçoar as
medidas de deflexão. Estas vigas são montadas sob o veículo teste e uma vez
posicionadas são medidas as deflexões e gravadas automaticamente em cada ponto
de teste, enquanto o caminhão está em movimento, ver figura 20.
A viga Benkelman foi automatiza com o objetivo de aumentar a velocidade na
medida das deflexões. Este equipamento foi desenvolvido na França e é bastante
utilizado na Europa, o deflectógrafo La Croix é a viga automatizada francesas
disponível no mercado e The British Pavement Deflection é o similar inglês. Durante
o procedimento o veículo com a viga se movimenta com uma velocidade constante
de 3 Km/h, com a operação toda automatizada. O Traveling Deflectometer
desenvolvido pelo Departamento de Transportes da Califórnia é também uma viga
64
automatizada que faz o procedimento com uma velocidade inferior aos outros dois
equipamentos, no caso 0,8 Km/h.
Figura 20 - Ilustração do Deflectôgrafo Digital (www.solostest.com.br, 2004 apud CAVALCANTE, 2005).
2.3.2.2 – Equipamentos de carregamento dinâmico
a) Dynaflect
Conforme Rocha Filho (1996), o dynaflect consiste basicamente de um trailer
rebocado por veículo, onde estão instalados o sistema de carregamento e os
sensores de deflexão, ver figura 21. O carregamento cíclico é obtido através de um
gerador de força dinâmica que aciona um sistema de pesos excêntricos (duas rodas
de aço) de rotação de 8Hz, onde a amplitude (variação entre o máximo e o mínimo)
é de 1.000 lb (≈ 454 kgf). O registro das deflexões produzidas pelo carregamento
cíclico aplicado ao pavimento é adquirida automaticamente por 5 geofones
instalados com espaçamentos de 12 polegadas (≈ 30,5 cm) a partir do centro de
carga (entre as duas rodas de aço).
Segundo Rocha Filho (1996), as principais limitações técnicas deste equipamento
são:
65
• Necessidade de aplicação de uma pré-carga estática em cada estação
de ensaio, com valor superior a duas vezes o valor da carga que será
utilizada nos ensaios;
• Baixa magnitude de carregamento aplicada no pavimento;
• Não permite a variação da freqüência nem do carregamento aplicado
ao pavimento;
• Não podem ser registradas deflexões diretamente sob o ponto da
aplicação da carga.
Figura 21 - Ilustração do Dynaflect (CAVALCANTE, 2005). No Brasil o uso do Dynaflect é normatizado através do método de ensaio DNER-ME
039/94 (DNER, 1994h).
b) Road Rater
O Road Rater é um equipamento vibratório com capacidade de variar a magnitude e
a freqüência de aplicação das cargas. O carregamento cíclico aplicado ao pavimento
é registrado automaticamente por 5 geofones instalados com espaçamentos de 12
66
polegadas (≈ 30,5 cm) a partir do centro de carga (entre as duas rodas de aço)
(ROCHA FILHO, 1996).
Estão comercialmente disponíveis em uma série de modelos, contemplando cargas
estáticas de 1088 a 2630 Kg e cargas dinâmicas de pico a pico de 226 a 3628 Kg. A
frequência utilizada pode ser varia de 5 a 70 hertz, utilizando-se quatro sensores
para obter a bacia de deflexão.
2.3.2.3 – Equipamentos de carregamento por impulso
São equipamentos que efetuam as medidas das deflexões através de um impacto
por queda de um peso suspenso a certa altura, sobre amortecedores que
comunicam o choque a uma placa metálica apoiada sobre o pavimento no ponto de
leitura da deflexão máxima. São conhecidos com Falling Weight Deflectometer
(FWD).
Para alguns estudiosos, a força transitória de impulso criada pelo FWD em
pavimentos se aproxima mais de situações reais de cargas móveis do que as
desenvolvidas pelos equipamentos estáticos e vibratórios.
Segundo Pinto e Preussler (2002), todos os equipamentos que utilizam o modo de
carregamento dinâmico de impacto (impulso) estão incluídos nesta classificação e
são chamados de FWD – “Falling Weight Deflectometer” ou deflectômetros de
impacto. Os equipamentos mais conhecidos no Brasil são o Dynatest FWD e o
KUAB FWD.
O princípio de funcionamento dos equipamentos de carregamento por impulso é
caracterizado pela queda de um conjunto de pesos sobre um sistema de borracha
que amortece e transfere as cargas aplicadas a uma placa circular apoiada no
pavimento, ver esquema nas figuras 23 e 25. As deflexões provocadas pela
aplicação da carga são registradas por um conjunto de sensores dispostos
longitudinalmente a partir do ponto de aplicação da carga, figura 25, (ROCHA
FILHO, 1996).
67
Estes equipamentos permitem variações na magnitude do carregamento aplicado ao
pavimento em função da modificação da altura de queda e/ou pela alteração da
configuração do conjunto de massas utilizado. Podem assim, simular os efeitos de
diferentes configurações de eixos, rodoviários ou de aeroportos (MACÊDO, 1996).
Figura 22 - Princípio de funcionamento do FWD (BERNUCCI et at, 2007).
Figura 23 – Representação esquemática do equipamento FWD (DNIT, 2006).
68
A força de pico aplicada pode ser obtida igualando-se a energia potencial da massa
antes de sua queda, com o trabalho desenvolvido pelos amortecedores de borracha,
depois da queda. Desta forma, pode-se obter a força de pico exercida no pavimento
através da equação 2.7:
(2.7)
Sendo:
F = força de pico
M = massa do peso que cai
g = aceleração da gravidade
h = altura de queda
k = constante de mola do sistema de amortecedores
O carregamento é transmitido ao pavimento através de uma placa de 30cm de
diâmetro e é medido por célula de carga, onde a duração da carga varia de 25 a 30
ms (milisegundos), tempo esse que corresponde a passagem de um veículo com
velocidade de 60 a 80 km/h.
No Brasil os ensaios com os equipamentos tipo Falling Weigth Deflectometer são
normatizados pelo procedimento DNER PRO-273/96.
a) FWD Dynatest Modelo 8000E
É um equipamento de origem Dinamarquesa e que foi aperfeiçoado nos Estados
Unidos, onde hoje é o mais utilizado. A força de impulso é gerada pela queda de um
conjunto de massas metálicas sobre um sistema de amortecedores de borracha que
transmitem a carga ao pavimento através de uma placa de 30 cm de diâmetro,
apoiada sobre uma membrana de borracha, ver figura 22. A força aplicada ao
pavimento pode variar entre 1.500 lb (7kN) a 2.500 lb (111kN) em função da altura
de queda e da configuração do conjunto de massas utilizado. Os deslocamentos
gerados na superfície do pavimento são medidos por 7 geofones ( com capacidade
de medição de 2mm) instalados na placa de carga e ao longo de uma barra metálica
69
de 2,25 m de comprimento, os quais são dispostos longitudinalmente em relação ao
ponto de aplicação da carga, conforme ilustração na figura 25.
De acordo com Macêdo (1996), as distâncias dos geofones em relação ao centro da
carga aplicada são fixadas objetivando maximizar a acurácia em função da estrutura
ensaiada. Os geofones devem ser posicionados de forma que as deflexões por eles
registradas reflitam a contribuição individual de cada camada inserida na zona de
tensões provocada pelo carregamento aplicado. É comum os seguintes
espaçamentos: 0, 20, 30, 45, 60, 90, e 150, conforme o manual de operações com
FWD do programa de pesquisas.
Figura 24 - Ilustração do FWD Dynatest 8000E Figura 25 - Esquema do posicionamento da carga e dos geofones do FWD Dynatest
8000E (WSDOT, 1995a)
70
b) FWD KUAB
É um equipamento de origem sueca, a força de impulso é gerada por um sistema
duplo de carga, sendo ajustável na massa e altura de queda, a amplitude da força
criada pode varia de 1223 a 15875 kg. A carga é transferida por uma placa circular
segmentada, que possibilita melhor uniformização na distribuição do carregamento
aplicado pela placa de carga, de 30 cm de diâmetro e as medidas lidas por cinco
transdutores de deflexão (sismógrafos), este equipamento também possui
automatização integral.
Segundo PEREIRA (2007), o sistema duplo de cargas cria um pulso de carga mais
largo (maior tempo) do que os outros equipamentos FWD, representando melhor a
duração de tensões criadas pelos caminhões. A placa segmentada fornece contato
com o pavimento.
Figura 26 - Ilustração do FWD KUAB (http://www.dot.ca.gov/ apud CAVALCANTE, 2005).
2.3.3 Comparação entre diferentes equipamentos de e nsaios não- destrutivos
Conforme citado por MACÊDO (1996), em um estudo efetuado por HOFFMAN &
THOMPSON (1981) para o IDOT (Departamento de Transportes do Estado de
71
Ilinois”) em cooperação com a Universidade de Illinois, buscou-se comparar e
correlacionar os resultados de ensaios deflectométricos realizados por diferentes
equipamentos. O estudo enfocou a utilização da Viga Benkelman (18 Kips, eixo
simples com rodas duplas), do Road Rater ( 8 Kips, 6 – Hz) e do FWD Dynatest (8
Kips), assim como de acelerômetros instalados no pavimento, objetivando o
monitoramento dos deslocamentos da superfície quando da passagem de
caminhões em movimento sobre pavimentos flexíveis e semi-rígidos.
As principais conclusões apontadas por esse estudo são as seguintes:
a) as deflexões no pavimento dependem do modo de carregamento e da
intensidade de carga aplicada;
b) em termos de resposta dos pavimentos às cargas, a resposta
produzida pelo FWD é a que mais se aproxima dos deslocamentos na
superfícies produzidos por um caminhão em movimento;
c) as deflexões medidas com a viga Benkelman, que ocorrem sob carga
quase estática, tendem a superestimar àquelas que ocorrem sob
cargas de roda em movimento. A explicação deste fato está
relacionada a mobilização de efeitos viscoelásticos que se fazem
presentes no ensaio com a Viga Benkelman, devido à velocidade
extremamente baixa do caminhão de prova durante a execução do
ensaio;
d) de modo geral, as deflexões obtidas com a Viga Benkelman não
podem ser previstas a partir daquelas obtidas com Road Rater;
e) embora bastante diferentes em todos os pavimentos testados, as
deflexões e as “áreas” de bacia referentes ao Road Rater (8 Kips 15
Hz) e ao FWD (8 Kips) foram altamente correlacionáveis;
f) as deflexões obtidas com o Road Rater são altamente dependentes da
carga e da freqüência utilizada no ensaio. Quando a carga é pequena,
os equipamentos vibratórios de freqüência fixa podem superestimar a
rigidez do pavimento em duas vezes ou mais;
g) devido ao carregamento harmônico sem período de repouso e à pré-
carga estática verificada no ensaio com o Road Rater, as deflexões
72
obtidas com este equipamento são menores do que as obtidas com o
FWD e com as cargas reais de roda em movimento;
Os deflectômetros de impacto tipo FWD estão sendo cada vez mais utilizados nas
avaliações estruturais de pavimentos flexíveis e de concreto, de pistas de aeroportos
e de rodovias (MEDINA et. al., 1994).
Segundo PINTO e PREUSSLER (2002), resumidamente o FWD possui as seguintes
vantagens em relação à viga Benkelman:
• grande acurácia nas deflexões medidas;
• medidas pouco dispersas;
• possibilidade de variação dos níveis de carga aplicados sobre um
mesmo ponto;
• rapidez e facilidade de operação sob condições de tráfego;
• temperatura da superfície do pavimento e do ar medidas e registradas
automaticamente, além das distâncias percorridas entre os pontos de
ensaios;
• indicado para o controle estrutural das camadas do pavimento desde o
subleito até a camada de revestimento;
• obtenção das bacias deflectométricas de forma rápida e com bastante
acurácia, propiciando a análise dos módulos de elasticidade das
camadas constituintes do pavimento.
• As deflexões por eles produzidas são as que mais se aproximam dos
deslocamentos (deflexões), produzidos por um caminhão carregado
em movimento, medidas a partir de acelerômetros instalados no
pavimento (HOFFMAN & THOMPSON, 1981).
2.3.4 Fatores que influenciam nos levantamentos def lectométricos
a) Influência da Sazonalidade
Segundo ROCHA FILHO (1996), as rodovias brasileiras apesar de não sofrerem
com o fenômeno do “gelo e degelo”, no período chuvoso o teor de umidade do
73
subleito pode aumentar, e com isso diminuir a sua capacidade de suporte,
conseqüentemente influenciar na medida da deflexão superficial no centro de
aplicação da carga, já que ela é dependente das características de todas as
camadas. Entretanto, a resistência estrutural e a magnitude das deflexões estão
intimamente ligadas ao comportamento do subleito, já que o subleito em geral
contribui com 60 a 80% da deflexão sob o ponto de aplicação da carga (D0).
b) Influência da Temperatura
Em estudo realizado por Mota e Medina (1986), concluiu-se que a temperatura afeta
diretamente o comportamento do concreto asfáltico pela variação da viscosidade do
ligante betuminoso. As misturas asfálticas têm um comportamento visco-
elásticoplástico, com sua rigidez sendo fortemente influenciada pela temperatura;
quando esta diminui, o ligante betuminoso torna-se mais viscoso e o revestimento,
mais rígido, aumentando, em conseqüência, a capacidade de distribuição de carga
na estrutura do pavimento, diminuindo a magnitude das deflexões. Em contrapartida,
quando a temperatura aumenta, o efeito se inverte, ou seja, a viscosidade diminui,
reduzindo a rigidez e, conseqüentemente tem-se um aumento nas deflexões.
Rocha Filho (1996) realizou levantamentos deflectométricos com o intuito de se
verificar a influência da temperatura nas medidas das deflexões, sobre um mesmo
ponto do pavimento, em dias e horários distintos, mantendo-se constantes a
configuração do carregamento e posicionamento dos sensores do FWD, o resultado
pode-se verificar na figura 27. Constatou-se que, mesmo mantendo constante a
configuração do carregamento, quanto menor a temperatura da superfície do
revestimento, maior era o valor da carga aplicada e, conseqüentemente, menor as
deflexões. Isto ocorre devido à maior rigidez da camada asfáltica em função do
decréscimo de temperatura.
74
Figura 27 – Efeito da Temperatura nas Deflexões dos Pavimentos Flexíveis (ROCHA
FILHO, 1996)
c) Influência do Modo de Carregamento
Para Rocha Filho (1996), a influência do modo de carregamento sobre as deflexões
pode ser melhor evidenciada quando é analisado o perfil das deflexões obtidas pelo
emprego de equipamentos que utilizam modos diferentes de aplicação de
carregamento. O autor cita Tholen et. al. (1985), que apresenta os resultados de
diversas pesquisas que analisaram os efeitos de diferentes modos de carregamento
aplicados em pavimentos. Conclui-se que a magnitude das deflexões é
extremamente afetada pelo modo de carregamento utilizado e, dentre todos os
equipamentos analisados, o que melhor simula o efeito das cargas de roda no
pavimento é o FWD.
Segundo Rocha Filho (1996), outro aspecto importante é que, em todas as análises
utilizando as deflexões, admiti-se que as cargas são uniformemente distribuídas sob
a placa. Entretanto, o autor cita SHANIN (1995),que demonstra que isto realmente
não ocorre, sendo que as placas mais rígidas (inteiriças), dependendo das
condições do pavimento, apresentarão diferentes distribuições de pressão de
contato. Para minimizar este problema, a KUAB introduziu placas articuladas que
propiciam melhor distribuição do carregamento.
75
2.4 Avaliação do Tráfego
O estudo da solicitação do tráfego é um elemento muito importante tanto para novas
rodovias como para projeto de recuperação, pois as estruturas projetadas e
existentes estão intimamente ligadas às magnitudes das cargas que a solicitarão por
eixos de diversas configurações com cargas distintas.
O tratamento das solicitações do tráfego é a conversão de todo o universo de eixos
e cargas em um número equivalente de repetições de um eixo-padrão. O eixo
padrão estabelecido é o eixo simples de rodagem dupla (ESRD) com carga total de
8,2 tf (18.000 lb) e pneus com pressão de inflação de 5,6 kgf/cm2 (80 psi).
De acordo com Cavalcante (2005), o efeito deletério do tráfego sobre os pavimentos
é bastante complexo se constituindo numa das maiores dificuldades encontradas na
tentativa de tornar racional a consideração deste componente no dimensionamento
da estrutura do pavimento. Citam-se os seguintes fatores que concorrem para a
complexidade do problema:
• heterogeneidade das configurações dos eixos;
• variações nos valores das cargas por eixo e pressão de inflação dos
pneumáticos ao longo da vida de projeto;
• variações na velocidade dos veículos devido a geometria da via e
volume de tráfego;
• efeito do meio ambiente (temperatura e umidade),
• comportamento dos materiais das camadas do pavimento e do
subleito.
De acordo com Cavalcante (2005), no Brasil, o Conselho Nacional de Trânsito
(CONTRAN), estabeleceu no ano de 1997 que a carga máxima admissível por eixo
simples de rodagem dupla de 10tf (98 kN) e o peso bruto total por unidade ou
combinações de veículos em 45 tf (441 kN). O CONTRAN na resolução nº 114 de 12
de maio de 2000 admitiu uma tolerância de 7,5% sobre o peso declarado na nota
fiscal, acima das cargas legais admitidas, devido à falta de precisão das balanças.
76
Os limites legais para a carga máxima por eixo vigente no Brasil são apresentados
na Tabela 9.
Tabela 9 – Limite legal de carga por eixo (CAVALCA NTE, 2005).
2.5 Reforço de Pavimentos Asfálticos Segundo Pinto e Preussler (2002) uma grande variedade de métodos e
procedimentos de dimensionamento de reforços de pavimentos asfálticos foram
desenvolvidos e são utilizados por vários órgãos rodoviários. Porém, ainda não
existe até o momento um consenso sobre a metodologia adequada. De maneira
geral, o procedimento para o projeto de um reforço é similar ao do projeto para um
pavimento novo, exceto que considera a condição atual ou a vida remanescente do
pavimento existente.
Seja qual for o método utilizado, é importante avaliar as condições do pavimento
existente e subdividí-lo em um ou mais segmentos homogêneos para análise,
baseada na idade, tráfego, condições do pavimento e sua estrutura.
De acordo com Cavalcante (2005) até os anos 1960, a abordagem, para o
dimensionamento do reforço de um pavimento era baseado na experiência regional
e no critério da resistência (deformações permanentes). A partir da década de 1960,
surgiram métodos baseados em ensaios deflectométricos (não destrutivos) que
tiveram aceitação generalizada e foram gradualmente difundidos.
77
Atualmente, no Brasil, entre os métodos de dimensionamento de pavimentos
flexíveis empregados destacamos quatro normalizados pelo DNER (1998) e três não
normalizados, os quais se classificam pelos seguintes enfoques:
Enfoque Empírico – Análise Deflectométrica
• DNER-PRO 10/79 – Método A;
• DNER-PRO 11/79 – Método B;
• Método do Instituto do Asfalto.
Enfoque Empírico – Análise da Deficiência Estrutural e Funcional
• DNER-PRO 159/85 (DNER, 1985);
• Método da AASHTO;
• Método do Instituto do Asfalto.
Enfoque Mecanístico-empírico
• DNER-PRO 269/94 – Método da resiliência (Tecnapav) (DNER, 1994i).
Os métodos mais utilizados atualmente no Brasil são os métodos DNER-PRO 11/79
Método B e o DNER-PRO 269/94 – Método da resiliência (Tecnapav).
A seguir são descritos resumidamente os métodos DNER PRO-1079 – Método A e
DNER PRO-1079 - Método B:
a) DNER PRO-10/79 – Método A (DNER, 1979a) O método considera que num pavimento satisfatoriamente projetado e bem
construído, a evolução das deflexões recuperáveis ao longo da vida de um
pavimento pode se dar nas fases de: consolidação devido à ação do tráfego que
ocasiona decréscimo na deflexão, elástica em que a deflexão permanece constante
e de fadiga que se caracteriza por um acelerado crescimento no valor da deflexão e
a perda de capacidade estrutural das camadas do pavimento conforme Figura 28.
78
Figura 28 - Fases da vida de um pavimento (DNER, 1998).
As diretrizes a serem consideradas no projeto, são baseadas tanto no inventário do
estado do pavimento (DNIT PRO - 006/2003), bem como nos da análise
deflectométrica conforme Tabela 10.
Tabela 10 - Critério para o estabelecimento das diretrizes de projeto. (DNIT, 2006)
79
Os símbolos constantes na Tabela correspondem aos seguintes significados:
IGG = Índice de Gravidade Global (DNIT 06/2003 - PRO);
F = Valor médio das flechas nas trilhas de roda;
AP% = porcentagem de afundamentos plásticos de reconhecida gravidade;
do = deflexão de projeto, referida a carga de 6,8 tf;
dadm = deflexão admissível pelo pavimento existente, referida a carga de 6,8 tf,
em se considerando o tráfego que ele suportaria durante o período
compreendido entre a data de sua colocação em serviço e data
correspondente ao final do período de projeto estabelecido para efeito de
análise.
b) DNER PRO-11/79 – Método B (DNER, 1979b) O DNER PRO - 11/79 possui os mesmos procedimentos preliminares de obtenção
dos dados desse método de avaliação e dimensionamento da PRO 10/79, que são:
• dados do levantamento histórico;
• dados da prospecção preliminar, e
• dados da prospecção definitiva.
Através do inventário de superfície (DNIT PRO – 006/2003) e das deflexões
recuperáveis (DNER – ME 24/94), o trecho é dividido em segmentos homogêneos,
onde é determinada estatisticamente a deflexão de projeto para cada segmento
conforme descrito na PRO 10/79 (DNIT, 2006).
As espessuras de reforço obtidas pelo método B podem conduzir a valores inferiores
as que são obtidas no método A. Baseia-se no conhecimento do número “N” de
repetições da carga padrão 8,2t, equivalente a ação do tráfego que irá solicitar o
pavimento, e em medidas de deflexões recuperáveis, obtidas por viga Benkelman
(ANDREATINI, 1988 e BENEVIDES, 2000).
80
A espessura de reforço pode ser obtida pela equação conhecida como equação de
Ruiz (engenheiro argentino):
(2.8)
Sendo:
hCB = espessura de reforço em concreto asfáltico, em cm;
dp = deflexão Benkelman de projeto, sob carga de 8,2 tf (10-2 mm);
dadm = deflexão admissível após execução do reforço, 10-2 mm.
K = fator de redução da deflexão (k = 40 para concreto asfáltico).
O método possibilita o desmembramento da espessura do reforço em duas ou mais
camadas permitindo se determinar as espessuras das camadas não constituídas de
concreto asfáltico, isto pode ser feito considerando-se os coeficientes estruturais
definidos pelo método, conforme ilustrado na Tabela 11.
A deflexão admissível é determinada pela seguinte equação:
(2.9)
Sendo:
N = número de solicitações do eixo padrão rodoviário de 8,2tf.
Tabela 11 - Critério para o estabelecimento das diretrizes de projeto (DNIT, 2006).
81
3 RETROANÁLISE DE BACIAS DE DEFLEXÃO DE PAVIMENTOS
Neste capítulo serão apresentados os principais métodos de retroanálise e também
será descrito o programa utilizado neste trabalho para realizar a retroanálise do
trecho em estudo.
3.1 Introdução a Retroanálise
Segundo Albernaz (1997) a retroanálise, como é correntemente entendida em
Mecânica dos Pavimentos, é o procedimento analítico de obtenção dos módulos
elásticos “in situ” das camadas do pavimento e do subleito, a partir da interpretação
da forma e da magnitude da deformação da superfície do pavimento (bacia de
deformação) causada por um determinado carregamento externo.
De acordo com Fonseca (2002) os métodos de retroanálise para avaliação estrutural
de pavimentos através de ensaios deflectométricos, se baseiam na determinação do
módulo elástico das camadas do pavimento a partir de ensaios não destrutivos. Em
todo o mundo, técnicas de retroanálises com base em dados deflectométricos vêm
sendo desenvolvidos e empregadas em virtude da rapidez, eficiência, acurácia e
custo relativamente baixo na obtenção dos resultados.
Os equipamentos mais utilizados no país para obtenção das bacias de deflexão são:
a) Viga Benkelman – é o equipamento mais difundido no mundo.
b) FWD (Falling weight deflectometer ou deflectômetro de impacto) criado
nos anos 80, devido a sua versatilidade vem sendo usado em larga escala.
De acordo com Albernaz (1997) no aspecto relacionado á precisão dos resultados,
imprescindível se torna a obtenção dos módulos elásticos em laboratórios devido à
acurácia dos resultados (inerente aos ensaios e procedimentos laboratoriais), e à
possibilidade de se poderem variar os estados de tensões a que se pode submeter
às amostras dos materiais. A prática corrente da Engenharia Rodoviária mostrará o
ponto de equilíbrio entre estas duas formas de obtenção dos módulos elásticos.
82
No aspecto analítico, os métodos de retroanálise utilizam os conceitos gerais da
Teoria da Elasticidade aplicada aos sistemas estratificados de solos, cuja
formulação está baseada na teoria original de BOUSSINESQ (1885) para meios
semi-infinitos, homogêneos, isotrópicos, e linearmente elásticos. Utilizam, também,
os conceitos complementares formulados por BARBER (1940), BURMISTER (1943),
ODEMARK (1949) e outros importantes pesquisadores (ALBERNAZ, 1997).
Albernaz (1997) apresenta as vantagens e desvantagens no desenvolvimento desta
sistemática:
Três motivos básicos que justificam a utilização da retroanálise:
• A necessidade de se obter os módulos elásticos dos materiais nas reais
condições campo, de difícil reprodução em laboratório;
• Eliminar ou, pelo menos, minimizar a necessidade de onerosas e
perigosas coletas de amostras na pista (avaliação destrutiva);
• Rapidez na caracterização elástica do pavimento.
As principais desvantagens da obtenção dos módulos por retroanálise são:
• Os levantamentos das bacias de deformação medidas no campo devem
apresentar um grau de exatidão o mais elevado possível;
• A confiabilidade dos instrumentos e dos procedimentos operacionais de
medição das deflexões deve ser continuamente verificada;
• Os módulos retroanalisados não apresentam, necessariamente, os
módulos reais dos materiais da camada, mas, sim, um módulo
“equivalente” que depende de diversos fatores “in situ” como qualidade
dos materiais, homogeneidade (isotropia), umidade, grau de compactação,
rigidez relativa entre as camadas, temperatura e outros.
Os métodos de retroanálise existentes atualmente podem ser classificados
genericamente, em dois grupos:
83
• Iterativos;
• Simplificados.
3.2 Métodos Iterativos
Segundo FONSECA (2002), os métodos iterativos buscam obter os módulos de
todas as camadas do sistema existente, pavimento / subleito e através destes
módulos, das espessuras das camadas e das cargas atuantes, calcular as tensões,
deformações e deslocamentos em qualquer ponto do sistema analisado.
Para a retroanálise por método iterativo são necessários os seguintes dados de
entrada (PEREIRA, 2007):
a) Coordenadas dos pontos da bacia de deflexão medidas em campo;
b) A quantidade e as espessuras das camadas do sistema;
c) O intervalo provável da variação dos módulos das camadas do pavimento
e subleito;
d) A profundidade e o módulo da camada rígida no subleito;
e) Os valores dos módulos iniciais (seed moduli);
f) Valores padrões para o coeficiente de Poisson.
Segundo ALBERNAZ (1997), os métodos iterativos de retroanálise podem ser
classificados em três grupos:
Grupo 1 - Métodos que calculam, durante o processamento, os parâmetros elásticos
de estruturas teóricas, cujas bacias de deflexão são comparadas com a bacia
medida no campo. Nestes métodos, os parâmetros das estruturas teóricas são
calculados através de programas de análise mecanística. A comparação entre as
bacias medida e calculada é feita iterativamente, até que a semelhança entre as
duas esteja dentro de um critério de aceitação previamente estabelecido. Ocorrendo
isto, o conjunto de módulos da estrutura teórica que gerou a bacia calculada mais
próxima da bacia medida no campo é imediatamente associado ao pavimento real
analisado. Obtidos os módulos, pode-se calcular tensões, deformações e
84
deslocamentos em qualquer ponto da estrutura. Exemplo de programas: ELSYM – 5
Winjulea e Kenlayer.
Grupo 2 - Métodos que utilizam banco de dados de parâmetros elásticos de
estruturas teóricas previamente calculados. Estes métodos são semelhantes aos
anteriores, exceto pelo fato de que comparam as bacias medidas no campo com
bacias teóricas previamente determinadas e armazenadas em bancos de dados,
juntamente com os parâmetros elásticos das estruturas que lhes são
correspondentes. Um dos programas desse método é o MODULUS.
Grupo 3 - Métodos que utilizam equações de regressão estatística. Estes métodos
são mais raros que os citados anteriormente e utilizam fórmulas obtidas por
regressão estatística para o cálculo das deflexões teóricas em pontos previamente
escolhidos da bacia de deflexão. Estas deflexões são calculadas em função do
carregamento aplicado, das espessuras e dos parâmetros elásticos das camadas
(incluindo o subleito). Os dados utilizados na regressão podem ser obtidos por
qualquer programa de análise mecanística. Como nos métodos anteriores, a solução
do problema é obtida quando a diferença entre as bacias teórica e medida atinge,
durante o processo de convergência, um valor igual ou menor previamente
estabelecido.
Segundo Fonseca (2002), os resultados dos métodos iterativos são sensíveis a
alguns parâmetros, embora já existam métodos que eliminam ou minimizam essa
deficiência. Por exemplo, os valores modulares finais da estrutura analisada são
fortemente dependentes dos valores modulares iniciais (seed moduli) ou da faixa de
valores adotada para os módulos das camadas. Essa deficiência é atribuída às
características das formulações matemáticas utilizadas nos métodos.
Conforme Albernaz (1997), algumas equações utilizadas para minimização do erro
entre as deflexões medidas e calculadas representam superfícies com vários pontos
de mínima e, como resultado, a mínima para a qual o processo numérico converge
depende dos valores modulares inicialmente adotados. Ou seja, o processo admite
várias soluções. Alguns programas já contêm artifícios matemáticos que localizam o
ponto de mínima das mínimas, aumentando a acurácia dos resultados.
85
3.3 Métodos Simplificados
Nestes métodos os módulos do sistema pavimento / subleito são estimados a partir
de simplificações da teoria da elasticidade linear aplicada a meios homogêneos e
isotrópicos. Por sua formulação simplificada, perdem em acurácia adequada a uma
análise mais rigorosa, mas ganham em tempo de processamento, podendo ser
muito mais úteis em análises preliminares, anteprojetos e gerência de pavimentos a
nível de rede (ALBERNAZ et al., 1995).
No Brasil entre os programas baseados nas teorias simplificadas o RETRAN2CL tem
sido muito utilizado, desenvolvido por Albernaz (1997).
Conforme Fonseca (2002), no Brasil e no exterior tem-se desenvolvido diversos
estudos no sentido de se estabelecer métodos simplificados para retroanálise dos
pavimentos, dentre os quais podem-se destacar os seguintes:
- método da AASHTO (1993);
- método de NOURELDIN (1993);
- método de FABRÍCIO (1994); e
- método de ALBERNAZ (1997).
3.3.1 Método da AASHTO (1993)
Segundo FONSECA (2002), esse método foi desenvolvido pela AASHTO (1993), ele
apresenta um procedimento simplificado de retroanálise em que o pavimento real é
considerado uma estrutura de duas camadas, sendo uma delas o conjunto das
camadas do pavimento propriamente dito (revestimento, base, sub-base) e a outra o
subleito. O módulo do conjunto das camadas é chamado de módulo efetivo do
pavimento (Ep). O módulo do subleito é designado por (MR).
Os dados necessários à aplicação deste método são:
1 – As deflexões (dmi) e as respectivas distâncias radiais (ri) medidas em
campo (bacias de deformação);
86
2 – O carregamento solicitante da estrutura, representado pela pressão ou
tensão (p) e pelo raio da área de contato;
3 – A espessura total do pavimento acima do subleito.
O módulo do subleito (MR) é calculado pela expressão:
(3.1)
onde:
P = carga aplicada sobre uma área circular;
ri = distância radial do ponto i; e
di = deflexão no ponto i.
Segundo Pereira (2007) as recomendações da AASHTO indicam que o produto
presente no denominador da equação 3.1, seja aproximadamente igual a 70% do
valor do raio do bulbo de tensões (ac), determinado por:
(3.2)
O módulo equivalente é obtido pela equação (3.3) em um processo iterativo, até que
o membro direito da equação seja igual à deflexão obtida sobre o ponto de aplicação
de carga (do) (PEREIRA, 2007).
(3.3)
As variáveis envolvidas no processo são:
D – espessura total das camadas sobre o subleito;
87
P – carga aplicada sobre a área circular;
a – raio da área circular de distribuição de carga;
p – pressão de contato.
3.3.2 Método de Fabrício (1994 )
O método desenvolvido por FABRÍCIO et al., (1994), baseia-se no conceito de
pavimento equivalente e no modelo elástico de Hogg.
De acordo com Albernaz (1997) o modelo de Hogg é constituído por uma placa
elástica de espessura (t), largura e comprimento infinitos, com módulo de
deformação (Ep), assente sobre um subleito também elástico, de espessura (h >> t),
largura e comprimento infinitos, com módulo de deformações (ESL). O subleito, por
sua vez, está apoiado em uma camada rígida situada a uma profundidade (h). Essa
profundidade é fixada no método como sendo igual a 10 l0, sendo (l0) um parâmetro
denominado comprimento característico.
Os principais parâmetros do modelo são:
rigidez da placa (R):
(3.4)
comprimento característico (ℓ0):
(3.5)
µP e µSL são os coeficientes de Poisson da placa e do subleito que, no método, são
considerados iguais a 0,40.
O valor do comprimento característico (ℓ0) define a escala gráfica da carta de
influência, onde a configuração geométrica do carregamento deve ser desenhada
88
para aplicação dos critérios do método de Hogg. A deflexão no centro da carta de
influência é calculada pela expressão:
(3.6)
onde:
D0 - deflexão no centro da carga de influência;
P - carga aplicada;
N - número de “ladrilhos” abrangidos pela área de carregamento;
ℓ0 - comprimento característico; e
ESL - módulo elástico do subleito.
3.3.3 Método de Noureldin (1993 )
Esta metodologia foi proposta por NOURELDIN (1993) e é uma importante
contribuição ao método da AASHTO (1993). O método foi desenvolvido e verificado
experimentalmente a partir de deflexões obtidas com equipamentos FWD em
pavimentos antigos e em construção (FONSECA, 2002).
Segundo Pereira (2007) o conceito característico deste método consiste na
existência de uma posição única na superfície do pavimento, distanciada rx do ponto
de aplicação da carga, cuja deflexão Dx é exatamente a mesma deflexão de um
ponto na superfície do subleito localizado no eixo vertical de aplicação da carga.
O procedimento para pavimentos com espessuras conhecidas é descrito pelos
passos 1,2 e 3 abaixo (PEREIRA, 2007).
1) Determinar o módulo resiliente do subleito (Esg) pela expressão:
(3.7)
Para,
rx – distância do geofone mais externo em polegadas;
Dx – deflexão do geofone mais externo em polegadas;
89
Esg – módulo de resiliência do subleito (psi).
2) O módulo equivalente do pavimento (Ep) é obtido por:
(3.8)
Para Do representando a deflexão (em polegadas) sob o eixo de aplicação de
carga.
3) Determina-se a espessura total efetiva (Tx) pela equação:
(3.9)
Repetir os passos de 1 a 3 com o intervalo das deflexões de D1 a D5 e com o raio
variando de r1 a r5 para a elaboração dos gráficos da Figura 29.
Figura 29 - Determinação dos módulos Ep e Esg
90
3.3.4 Método de Albernaz (1997)
O Método de ALBERNAZ (1997) foi desenvolvido a partir da adaptação ao método
de NOURELDIM (1993), realizada por ALBERNAZ (1994), para uso de deflexões
medidas com a viga Benkelman, com o objetivo de utilizar o extenso banco de dados
deflectométricos obtidos com a viga Benkelman no Brasil.
O método considera a transformação do carregamento característico dos
levantamentos com a viga Benkelman no carregamento equivalente característico
dos ensaios de placa, através da analise paramétrica com o programa ELSYM5,
adotando-se como critério de equivalência a igualdade do perfil longitudinal das
bacias de deformação obtido pelos dois procedimentos (PEREIRA, 2007).
As bacias de deflexão de campo são ajustadas através da equação:
(3.10)
onde:
Dx - deflexão no ponto correspondente à distância radial (rx);
rx - distância radial;
D0 - deflexão máxima sob o centro da área carregada ( rx = 0 cm);
B - coeficiente da equação (B = 1/D0); e
M, Ex - coeficiente da equação obtidos no ajuste da bacia.
O critério de erro adotado nos ajustes das bacias é o do menor valor da Raiz Média
Quadrática (RMS), calculada durante o processo iterativo de comparação das bacias
teóricas com as bacias medidas na pista. Expressa a ordem de grandeza da média
das diferenças observadas entre as deflexões medidas e as cálculadas em cada
bacia (PEREIRA, 2007).
(3.11)
91
onde:
RMS - raiz média quadrática;
Dci - deflexão medida no campo na posição rx = i;
Dpi - deflexão calculada relativa à posição rx = i; e
N - quantidade de valores Dci (ou Dpi) considerados no ajuste.
Nos itens 1,2 e 3 apresenta-se as equações gerais deduzidas por Albernaz (1997):
1) Módulo resiliente do subleito (Esg) :
(3.12)
Para,
rx – distância radial a partir do ponto de aplicação da carga até o ponto
considerado (cm);
Dx – deflexão correspondente ao ponto situado à distância rx (cm);
Esg – módulo de resiliência do subleito (kgf/cm2).
2) Módulo equivalente do pavimento (Ep):
(3.13)
Para Do representa a deflexão (em centímetros) sob eixo de aplicação de
carga.
3) Espessura total efetiva (Tx):
(3.14)
92
A rotina de cálculo é análoga ao Método original, compreendendo as situações de
espessuras do pavimento conhecidas e não conhecidas.
3.4 Fatores que Influenciam nos Métodos de Retroaná lise
De acordo com a DYNATEST (1995) apud Simm Jr (2007), alguns dos principais
problemas encontrados nos procedimentos de retroanálise são os seguintes:
a) Dados de entrada;
b) Efeitos da não-linearidade e compensação dos valores modulares;
c) Camada rígida no subleito;
d) Variações nas espessuras das camadas do pavimento; e,
e) Rigidez relativa das camadas.
3.4.1 Dados de entrada
Conforme Simm Jr (2007) devido às diferentes soluções que podem ser adotadas
para uma mesma bacia deflectométrica, é possível obter diferentes combinações
modulares para uma determinada bacia deflectométrica, dependendo dos módulos-
semente e dos limites adotados. Os dados de entrada Incluem: o módulo semente
(seed moduli) adotado para o início da retroanálise, os valores modulares limites
especificados para cada camada e espessura das camadas, bem como o número de
iterações e os critérios de convergência adotados pelo programa computacional
utilizado.
3.4.2 Efeitos da não-linearidade e compensação dos valores modulares
Segundo Simm Jr (2007) este problema decorre basicamente da modelagem
incorreta da resposta do pavimento e da natureza sequencial que é adotada nos
procedimentos iterativos de retroanálise. Normalmente, o procedimento de
retroanálise começa pelo ajuste das medidas nos pontos mais distantes do
carregamento, locais onde as deflexões dependem exclusivamente do módulo do
subleito. O valor do modulo encontrado é então fixado e, como a maioria dos
93
programas de retroanálise considera o comportamento do pavimento como sendo
elástico-linear, esse valor modular é adotado para todo o restante da estrutura,
quando na verdade ele é menor quanto mais próximo do carregamento.
3.4.3 Camada rígida de subleito
De acordo com Pereira (2007), por definição, camada rígida é aquela em que abaixo
da mesma há pouca ou nenhuma contribuição aparente para as deflexões de
superfície medidas. Camadas rígidas podem ser reais ou aparentes, e
provavelmente constituem no principal problema encontrado na análise de bacias
deflectométricas.
Segundo Simm Jr (2007) a camada rígida pode consistir de rocha ou outros
materiais de elevada rigidez (camada rígida real). No entanto, tem-se notado o
mesmo efeito em locais onde o nível da água encontra-se próximo da superfície
(camada rígida aparente). Outra causa para o fenômeno das camadas rígidas é a
não-linearidade dos materiais, como exposto anteriormente.
3.4.4 Variações nas espessuras das camadas do pavim ento
A espessura das camadas do pavimento é assumida constante nos procedimentos
de retroanálise. Sendo quase impossível isso ocorrer na prática, devido a inúmeras
razões construtivas e de manutenção.
Essas variações de espessuras geram variações dos valores modulares das
camadas. Menores espessuras que aquelas adotadas no programa traduzem-se em
valores modulares mais elevados para a camada, enquanto que espessuras maiores
que as adotadas são compensadas por valores modulares menores que os reais. O
ideal, portanto, é a utilização das espessuras realmente executadas nas camadas.
Essas informações podem ser obtidas por meio de nivelamentos topográficos, furos
de sondagem, GPR (ground penetrating radar) e outras técnicas.
94
3.4.5 Rigidez relativa das camadas
Conforme Pereira (2007) a retroanálise pode descrever a rigidez da camada de um
pavimento de acordo com o seu grau de influência nas deflexões. Camadas
delgadas contribuem apenas com uma reduzida parcela das deflexões totais,
resultando baixa precisão em valores retroanalisados obtidos.
Segundo Simm Jr (2007) para que uma camada de pavimento possa ser
corretamente analisada, é importante que a rigidez da mesma (combinação da
espessura e do módulo de elasticidade) tenha uma influência significativa nas
deflexões medidas na superfície. Caso contrário, torna-se difícil a estimativa do
módulo na retroanálise.
3.5 RETRAN5-L – Programa Utilizado na Retroanálise
O programa Retran5-L foi criado pelo eng. Claudio Angelo Valadão Albernaz em
1998, a partir de seus estudos de pós-graduação na COPPE/UFRJ, e de sua
experiência profissional como engenheiro do DER/MG (Departamento de Estradas
de Rodagem de Minas Gerais). O programa efetua a retroanálise dos módulos
elásticos dos materiais de sistemas estratificados de até 5 (cinco) camadas,
considerando que todos os materiais são homogêneos, isotrópicos e linearmente
elásticos.
As informações a seguir foram cedidas pelo autor do programa, eng. Claudio Angelo
Valadão Albernaz, onde ele faz uma descrição do programa Retan5-L e mostra o
que o programa é capaz de realizar.
No programa Retran5-L, a retroanálise é feita bacia por bacia, e não por meio de
bacias médias representativas de segmentos homogêneos, que é um procedimento
menos preciso. O processamento do programa é baseado em banco de dados
contendo milhares de estruturas teóricas similares, em termos de espessuras, tipos
de materiais e de quantidade de camadas, à estrutura real em análise. Se as
espessuras e os tipos de materiais do pavimento existente forem muito
95
heterogêneos, de modo a não possibilitar a subdivisão do trecho em segmentos com
estruturas de pavimento representativas, poderá ser adotado o critério de estrutura
equivalente, com duas, três, quatro ou até cinco camadas, incluindo o subleito.
Quando a estrutura existente é composta por mais de cinco camadas, duas ou mais
camadas de materiais semelhantes podem ser associadas e consideradas como
uma única camada, para fins de retroanálise. Vários conjuntos de camadas
associadas podem ser adotados, dependendo das características do pavimento
existente.
Nos casos extremos de estruturas heterogêneas, as espessuras e os tipos de
materiais do subleito e do pavimento existente não são levados em consideração na
formação do banco de dados, sendo a retroanálise efetuada para um sistema
equivalente de apenas duas camadas - base e subleito - a exemplo do procedimento
inserido no programa Retran-2CL, concebido para efetuar retroanálise simplificada
de pavimentos.
A formação do banco de dados é feita considerando-se faixas de valores modulares
compatíveis com os materiais das camadas do pavimento e do subleito existentes, e
são definidas pelo projetista ou analista. As variações dos módulos das camadas
das estruturas do banco de dados são baseadas em faixas de valores normalmente
admitidas para os tipos de materiais que constituem o pavimento e o subleito, e
procuram levar em conta as variações das condições “in situ” de compactação,
espessura, teor de umidade e temperatura no comportamento elástico dos materiais.
Opcionalmente, o programa Retran5-L faz a correção automática da bacia de
deformação, considerando uma possível localização do pé dianteiro da viga no
interior da bacia durante as medições de campo. Essa correção baseia-se no antigo
procedimento adotado pelo ex-DNER na norma DNER-ME 24/63.
96
O programa Retran5-L emite relatórios com o logotipo de empresas, órgãos
públicos, universidades etc, e apresenta informações completas relativas às bacias
medidas, ajustadas e teóricas (em forma gráfica e analítica), e os seus respectivos
erros percentuais de ajustamento (RMS%). Apresenta, ainda, os módulos de
resiliência retroanalisados, os coeficientes de Poisson, as espessuras e a
contribuição de cada camada do pavimento e do subleito no valor da deflexão
máxima D1 medida no ponto de aplicação da carga, fornecendo valiosas
informações sobre a camada ou camadas críticas do sistema pavimento-subleito.
Além dos dados normais da retroanálise, o programa Retran5-L emite um relatório
com as até 10 melhores bacias ajustadas em cada estaca, com erro RMS% inferior
ao erro máximo admitido pelo projetista. Esse procedimento tem por objetivo reduzir
o grau de incerteza do dimensionamento mecanístico do reforço do pavimento,
considerando-se que existem inúmeras estruturas teóricas com diferentes conjuntos
de módulos e espessuras que geram praticamente a mesma bacia de deformação,
sob o mesmo carregamento.
Para a elaboração da retroanálise com o programa Retran5-L, são necessários os
seguintes dados:
• Listagem do levantamento das bacias de deformação (distâncias radiais e
deflexões). No caso de levantamento com equipamento tipo FWD ou viga
eletrônica, poderão ser utilizados os arquivos eletrônicos do levantamento de
campo;
• Configuração do carregamento utilizado na medição das bacias de deformação.
No caso da viga Benkelman, viga eletrônica e viga-treliça, utiliza-se um caminhão
2C com um eixo traseiro simples de rodas duplas carregado com 8,2 tf (eixo
padrão). Outros valores de carga podem ser utilizados a critério do projetista. No
caso do FWD, necessita-se do valor da carga nominal aplicada e do raio da placa
de contato;
• Dimensões gerais da viga Benkelman utilizada no levantamento, para possíveis
correções das bacias de deformação;
97
• Temperatura do revestimento durante o levantamento deflectométrico quando se
tratar de massa asfáltica usinada;
• Listagem dos segmentos homogêneos quanto à estrutura do pavimento
(espessuras das camadas e tipos de materiais utilizados), a qual pode ser obtida
a partir dos estudos das camadas do pavimento e do subleito, ou de relatórios de
execução de obra (“as built”); e
• Se possível, estudos de caracterização do revestimento existente (granulometria,
densidade e teor de ligante). Em casos especiais, deverão ser determinadas as
características do ligante “in situ” através da sua recuperação pelo método de
Abson (penetração, ponto de amolecimento, viscosidade e outros).
98
4 DESCRIÇÃO DA RODOVIA ESTUDADA E METODOLOGIA UTILI ZADA
Neste capítulo apresentar-se-á a descrição da rodovia estudada, bem como, toda a
metodologia aplicada na caracterização funcional e estrutural realizada na pista da
Rodovia BA-160, no Estado da Bahia, com 32,00 km de extensão, entre Ibotirama e
o Povoado de Volta das Pedras (Paratinga).
4.1 Características da Região da Rodovia Estudada
A rodovia estadual BA 160, interliga as cidades baianas de Ibotirama, Bom Jesus da
Lapa, Carinhanha e o entroncamento entre as cidades de Malhada e Iuiu, no sentido
N-S e constitui uma importante via de ligações do sudoeste baiano, com o médio
São Francisco, por onde acontece o escoamento de boa parte da safra de grãos e
frutas produzidos nesta região. Em Ibotirama, esta rodovia se encontra com a BR
242, que liga Brasília a Salvador sendo um dos mais movimentados corredores de
transporte do Brasil. A BR 242 faz a ligação do Centro-Oeste brasileiro com o litoral,
principalmente os portos de Ilhéus e de Salvador, de onde são enviados os
principais produtos de exportação do Brasil para várias partes do mundo. Ver a
Figura 30.
Figura 30 – Imagem de satélite 3D, em visada oblíqua baixa da região estudada
(Fonte: Google Earth).
99
A cidade de lbotirama está situada as margens do Rio São Francisco, esta área
compreende uma depressão, com ligeiras elevações laterais que recebem
denominações regionais tais como: morro pelado, prolongamento da Serra do
Espinhaço, da Chapada Diamantina, Serra da Conceição e Serra do Gato.
A formação geológica da área estudada é em sua maioria constituído por coberturas
detrito-laterítica: areia com níveis de argila e cascalho e crosta lateríticas, em menor
quantidade, encontra-se uma pequena porção de depósitos aluvionares antigos
composto de areia com intercalações de argila e cascalho e restos de matéria
orgânica. No mapa geológico também se identifica o quartizito puro e feldspático,
com níveis de filito e raro metadolomito da unidade Garapa, mas que não foi
identificado em campo porque não estão aflorantes.
A litologia da região apresenta predominância de latossolo vermelho-amarelo
distrófico e em menor quantidade também se observa os neossolos flúvicos Tb
eutróficos. O solo em sua maior parte é arenoso siltoso argiloso, variando em
algumas regiões do município onde se encontra o solo argiloso ou o “barro
vermelho”.
Quanto à vegetação, prevalece a caatinga com suas árvores retorcidas, cheias de
espinhos, entrelaçadas de cipós, com raízes profundas e cascas grossas. Este tipo
de vegetação está adaptada às características de regiões secas com baixo índicie
de pluviosidade, conseguindo resistir a longos períodos de estiagem. Há também o
cerrado, cuja vegetação é rasteira, formada por arbustos como umbuzeiro, aroeira,
xique-xique, jurema preta, umburana de cheiro e a simples, são as mais comuns.
O clima da região de Ibotirama é quente semi-árido com ventos secos durante o
tempo da estiagem, acentuando-se durante os meses de agosto a setembro. O
período das chuvas vai de novembro até o mês de março, neste período o clima é
úmido e quente é consequentemente um clima mais pesado. A temperatura média e
de 35º, podendo chegar até a 45º em dias mais quentes.
100
4.2 Localização e Características da Rodovia Estuda da
Localização da rodovia:
Rodovia: BA-160
Trecho: Ibotirama – Bom Jesus da lapa
Lote: I
Sub-trecho do projeto: Entrada de Ibotirama – Povoado de Volta das Pedras.
Segmento: km 0,00 – km 32,00
Extensão: 32,00 km
O trecho de estudo da rodovia foi inaugurado em 15 de setembro de 1990 pelo
então governador Nilo Coelho. Hoje a estrada se encontra no período final de
projeto, completando 19 anos da sua construção, seu estado atual apresenta
grandes trechos degradados, o que já era esperado devido à idade de sua
construção. Na Figura 31 pode-se observar o mapa de localização da rodovia.
Figura 31 - Mapa de Localização (Fonte: Google Earth e DNIT).
101
Para a construção da rodovia foram empregados materiais da própria região. Ainda
hoje podem ser verificados os locais de extração de materiais próximos a rodovia,
onde se observa um grande passivo ambiental.
A estrutura do pavimento é formada por sub-base, base e revestimento, onde a sub-
base é formada por uma areia siltosa argilosa de cor vermelho amarelada, retirada
das áreas que margeiam a rodovia. Já a base é formada por cascalhos de seixo
variegado encontrados as margens do Rio São Francisco. Para o revestimento foi
utilizado o tratamento superficial duplo (TSD), o mesmo que foi utilizado na maioria
das estradas do sertão baiano com grande sucesso.
4.3 Estudos Realizados no Trecho Estudado
A metodologia utilizada para a realização das avaliações funcionais e estruturais foi
baseada nas normas do DNIT (Departamento Nacional de Infra-Estrutura de
Transportes). Os levantamentos das condições atuais do pavimento em estudo
basearam-se nos seguintes procedimentos:
• Avaliação objetiva da superfície do pavimento pelo procedimento DNIT
006/2003 – PRO e cálculo do IGG;
• Aferição da viga Benkelman pelo procedimento DNER PRO - 175/94;
• Determinação das deflexões do pavimento pela viga Benkelman pelo método
de ensaio DNER ME-024;
• Avaliação Estrutural dos Pavimentos Flexíveis – Procedimento B pela norma
DNER PRO – 10/79.
4.3.1 Avaliação objetiva do pavimento
Foram realizadas avaliações superficiais do pavimento entre os dias 15 e 21 de
janeiro de 2009. O estudo foi baseado no levantamento das degradações
superficiais e das deformações em perfil, aplicando a técnica da avaliação objetiva
do estado da superfície do pavimento elaborando um inventário das degradações
superficiais e geométricas existentes, através da norma DNIT 006/2003-PRO e
102
também foi utilizada a norma DNIT 005/2003-TER e os livros: Pavimentação
Asfáltica – Materiais, Projeto e Restauração de Balbo (2007) e Pavimentos Asfálticos
– Patologias e Manutenção também de Balbo (1997), Pavimentação Asfáltica –
Formação Básica para engenheiros de Bernucci et al. (2007), Pavimentação
Rodoviária – Conceitos Fundamentais de Pinto e Preussler (2002) e Avaliação
Funcional e Estrutural de Pavimento do DER – SP (2006), todo este material
bibliográfico ajudou a esclarecer as dúvidas referentes a interpretação de defeitos
ocorridos na pista.
A amostragem é efetuada em cada uma das estações de ensaio, considerando-se
uma superfície de avaliação delimitada por uma seção transversal situada 3 m a ré
da estação, por outra situada 3 m avante, e pelo eixo da pista de rolamento. Desta
forma, cada estação de ensaio corresponde uma área de cerca de 6 m por 3,5 m,
totalizando 21 m2.
Junto com os defeitos foram mensuradas as deformações permanentes, avaliadas a
partir das medidas das flechas nas trilhas de roda com treliça de base igual a 1,20m,
mostrada na Figura 06 e também na Figura 33.
A norma especifica que as estações de ensaios para pistas simples devam ser a
cada 20 metros alternados em relação ao eixo da pista de rolamento (40 m em 40m
em cada faixa de tráfego) obtendo uma representatividade amostral de 15%/km. A
esquematização adotada foi a mesma para obtenção das deflexões e bacias de
deformação, onde as estacas de número par eram avaliadas a direita da pista e as
estacas de número impar eram avaliadas a esquerda. O esquema para obtenção
das deflexões e a bacia de deformação é apresentado e também foi adotado para a
avaliação superficial. Ver a Figura 35.
Na Figura 32 é apresentada a planilha utilizada para efetuar o levantamento da
condição da superfície do pavimento. Devido à intenção de se obter dados mais
consistentes, com a obtenção da porcentagem de área trincada (soma das
porcentagens das trincas FC-2 e FC-3) e a severidade das panelas e desgaste, foi
feita uma adaptação da planilha da norma DNIT 006/2003-PRO com a planilha
utilizada pelo Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo
103
(DER – SP), já que a planilha para o levantamento dos defeitos da superfície do
pavimento da norma DNIT 006/2003-PRO solicita apenas a marcação da existência
do defeito. Na nova planilha, nos campos das trincas, panelas e desgaste foram
levantados não só a existência dos defeitos, mas também, a porcentagem de área
afetada por cada defeito. Para a obtenção das áreas das trincas (tipo FC-1) foram
mensuradas seguindo o procedimento indicados em Pinto e Preussler (2002), onde
o comprimento da trinca deve ser multiplicado por 15 cm, área de influência da
trinca, e para os outros defeitos buscou-se fazer uma estimativa da área, adotando
um retângulo aproximado.
Junto com o levantamento das condições superficiais também foram feitos os
levantamentos fotográficos de várias estações, onde se buscou mostrar a condição
atual da rodovia com fotografias panorâmicas e também mostrar os diversos defeitos
encontrados em todo o trecho. Esse levantamento vai gerar um relatório fotográfico
que será anexado ao trabalho, ajudando na visualização do estado da superfície do
pavimento.
Depois que foram levantados todos os dados no campo procedeu-se o lançamento
desses valores em planilhas eletrônicas, que geraram os gráficos que vão servir de
ferramenta para se delimitar os segmentos de comportamento homogêneo.
Após a definição dos segmentos de comportamento homogêneo foi feito o cálculo do
IGG de cada segmento homogêneo usando a planilha da Figura 34. Efetua-se ao
final a comparação dos resultados dos IGG’s de cada segmento com os limites
explicitados na Tabela 04, página 26, da norma DNIT 006/2003-PRO.
104
Figura 32 - Planilha para levantamento de condição superficial do pavimento (Adaptada da norma DNIT 006/2003-PRO).
R OD OV IA : B A 16 0 OPER A D OR : M arco s e A d i lso n D N IT 0 0 6 / 2 0 0 3 PR O
T R EC HO: IB OT IR A M A / B OM JESU S D A LA PA R EV EST IM EN T O T IPO: T SD ( T rat ament o Super f icial D up lo )
SU B TR EC HO:IB OT IR A M A / POV OA D O D A S PED R IN HA S D A T A : F A IX A :D IR EIT A ( PA R ) / ESQU ER D A ( IM PA R )
F I T T C T TL T LC T LL T R R Ond ul Panela Escor Exud D esg R em T R I T R E
J T B JE T B E
( t p 2 ) ( t p 2 ) ( t p 3 ) ( t p 3 ) ( t p 4 ) ( t p4 ) ( t p 4 ) ( t p 4 )
52 A N T 50 0,00 0,00
53 A N T X 20 0,00 0,00
54 A N T X 10 0,00 0,00
55 A N T X 60 0,00 0,00
56 A N T 4 5 X 20 X 0,00 0,00
57 A N T X 60 0,00 0,00
58 A N T 50 X 0,00 0,00
59 A N T 60 0,00 0,00
60 A N T X 30 0,00 0,00
( mm) ( mm)
0 9 / 0 1/ 2 0 0 9
EST A C A OU QU ILOM ET R O
( t p 5)Á rea( %) ( t p 5)
( t p 5) ( t p 6 )Á rea( %) ( t p 7)
( t p 8 )
A LP A T P A LC A T C
Á rea( %) ( t p 1)
Á rea( %) ( t p 1)
Á rea( %) ( t p 1)
Á rea( %) ( t p 1)
Á rea( %) ( t p 1)
Á rea( %) ( t p 1)
A FU N D A M EN T OS OU T R OS D EFEIT OS T R ILHA S R OD A S
ISOLA D A S ( Oco rrência t ipo 1) IN TER LIGA D A S PLÁ STIC O C O N SOLID
F C - 2 F C - 3 OK
T R IN C A S A R EA ( %)
IN V EN T Á R IO D O ESTA D O D A SU PER FÍ C IE D O PA V IM EN T O
F OLHA :
52 69
105
Figura 33 - Levantamento das flechas e também a presença das trincas tipo couro de jacaré.
Figura 34 - Planilha para cálculo do IGG
106
4.3.2 Avaliação estrutural do pavimento
O levantamento deflectométrico foi realizado entre os dias 28 de janeiro e 10 de
fevereiro de 2009, com o emprego da viga Benkelman convencional, a metodologia
de ensaio foi baseada no DNER ME-024.
Primeiramente foi realizada a aferição da viga Benkelman conforme o procedimento
DNER PRO-175/94. Ver Figura 35, planilha utilizada para lançar os valores
encontrados no momento da aferição da viga, onde esta indica se a viga aferida foi
ou não aceita. Esta planilha foi desenvolvida pelo engenheiro consultor Cláudio
Albernaz do DER - MG.
No levantamento de campo foi utilizado juntamente com a viga Benkelman, um
caminhão com 8,2 toneladas no eixo traseiro e uma régua com 1,5 metros, graduada
a cada 25 cm para obter as leituras da bacia de deformação. No caminhão foi fixado
uma haste de madeira na posição vertical do lado da roda traseira, com uma ponta
na parte inferior e bem próxima ao chão para que se pudessem efetuar as leituras
na régua com mais precisão.
Na Figura 36 são mostrados alguns momentos durante a realização do ensaio com a
viga Benkelman em campo. Na Figura 37, é mostrado de forma esquemática como
foram obtidas as deflexões máximas e as bacias de deformação. Na Figura 38
mostra-se a planilha utilizada para efetuar o levantamento das deflexões realizadas
com o uso da viga Benkelman no trecho em estudo.
Com o fim dos levantamentos de campo, os dados são lançados em planilhas de
eletrônicas, onde podem ser visualizadas as deflexões reversíveis máximas e os
raios de curvatura em gráficos “tipo colunas” estaca por estaca. Na avaliação
estrutural também acontece a separação dos segmentos de comportamento
homogêneo, mas como no caso em estudo a escolha dos segmentos homogêneo foi
feito em função do IGG por estaca, então a avaliação da condição estrutural utilizou
os mesmos segmentos da avaliação funcional. O procedimento adotado para se
obter o conceito da avaliação estrutural foi o da norma DNER-PRO 011/79.
107
O fechamento da avaliação estrutural foi a utilização dos levantamentos
deflectométricos, com suas bacias de deformação e dos estudos geotécnicos
(ensaios para a caracterização dos materiais existentes e as espessuras das
camadas do pavimento) para o consultor do projeto o Eng. Cláudio Albernaz, onde
ele utilizou o programa Retran5-L de sua autoria, para realizar o processo da
retroanálise e com isso encontrar os valores dos módulos de resiliência das
respectivas camadas.
Figura 35 - Planilha aferição da Viga Benkelman.
108
Figura 36 - Fotos do ensaio com a viga Benkelman.
109
Figura 37 - Esquema para obtenção das deflexões e bacias de deformação.
1 - BACIAS A CADA 100 m ALTERNADOS EM RELAÇÃO AO EI XO DA RODOVIA (10 BACIAS POR KM) (Adotada pelo DER/ MG)
ACOST.
ACOST.
2 - BACIAS A CADA 60 m ALTERNADOS EM RELAÇÃO AO EIX O DA RODOVIA ( ≈≈≈≈ 16 BACIAS POR KM)
ACOST.
ACOST.
LEVANTAMENTO DAS DEFLEXÕES REVERSÍVEIS MÁXIMAS Do E BACIAS DE DEFORMAÇÃOTodas as medições na faixa DIREITA deverão ser feitas nas est acas PARES, e na faixa ESQUERDA nas estacas ÍMPARES.
DNER-ME 024/94 - Pavimento - determinação das deflexões pela Viga Benkelman.
DNER-ME 061/94 - Pavimento - delineamento da linha de influência longitudinal da bacia de deformação por intermédio da Viga Benkelman.
4) As deflexões máximas e as bacias de deformação também poderão ser levantadas com a Viga Treliça, Viga Eletrônica ou com equipamento FWD.
5) Deverá ser anexado ao relatório do levantamento deflectométrico o tíquete da balança com o valor da carga medida no eixo traseiro do caminhão (8,2 toneladas) e a data da pesagem.DNER-PRO 175/94 - Aferição de Viga Benkelman
2) Todas as leituras são importantes, mas a LEITURA FINAL (Lf) é a mais importante porque é ela que define todas as deflexões da bacia.
1) Espaçamento das deflexões da bacia de deformação, em cm: 0, 25, 50, 75, 100, 125 e 150. O caminhão deverá PARAR rapidamente em cada um destes pontos para que seja feita a leitura Li no extensômetro.
3) Antes do levantamento a viga Benkelman deverá ser AFERIDA em laboratório, de acordo com a norma DNER-PRO 175/94.
NORMAS
LEGENDA
Deflexão máxima Do
Bacia de deformação
OBS.:
Faixa Esquerda
TRE
ESTACA
Faixa Direita TRE
Faixa Esquerda
ESTACA
Faixa Direita TRE
TRE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110 12
1 2 3 6 7 8 9 10 110 124 5
110
Figura 38 - Planilha utilizada no levantamento das deflexões e bacias de deformação
Deflexões medidas na camada de:
4
Rodovia:
Pista: Lado: Carga: 8,2 t Tião/PHMeijon
a = 240 b = 60 c = 25 d = 95
EST/KM FLECHA L0 L25 L50 L75 L100 L125 L150 Lf T. Ar T. Rev Hor. SeçãoRampa Bordo D0 D25 D50 D75 D100 D125 D150 Raio
478 0 300 295 A RD T 20
479 0 300 297 A RA T 12
480 0 300 299 298 297 296 296 296 295 A RD T 20 16 12 8 4 4 4 781
481 0 300 296 A RA T 16
482 0 300 293 C RD T 28
483 0 300 293 C RA T 28
484 0 300 294 C RD T 24
485 0 300 293 C RA EX 28
486 0 300 296 C RD I 16
487 0 300 299 298 297 296 295 295 295 C RA EX 20 16 12 8 4 0 0 781
488 0 300 297 C RD I 12
489 0 300 293 SMA RD T 28
490 0 300 299 299 298 298 298 297 297 SMA RA T 12 8 8 4 4 4 0 781
491 0 300 295 SMA RD T 20
492 0 300 298 SMA RA T 8
493 0 300 297 SMA RD T 12
494 0 300 298 SMA RA T 8
DEFLECTOMETRIADeflexões Máximas e Bacias de Deformação
Viga Benkelman - RELAÇÃO 1 : BASE IMPRIMADA
MG-456 Trecho: OURO VELHO - BREJO SECO Subtrecho: Estaca: 478 A 559
Simples DIR/ESQ Oper./Digit.: Data levantam.: 20/01/2007 Data digit.: 05/02/2007
LegendaSEÇÃ O : C - corte A - aterro SM C - seção mista lado de corte SM A - seção mista lado de aterro PP - ponto de passagem DIMENSÕES DA VIGA UTILIZADA (cm) N. PATRIMONIAL
B OR D O : I - interno de curva E - externo de curva T - tangente R A M P A : RA - ascendente RD - descendente N - nivelada 40.254
OBS.:
111
4.4 Definição de Segmentos de Comportamento Homogên eo
A definição dos segmentos de comportamento homogêneos tarefa de fundamental
importância nos projetos de restauração rodoviária, é feita geralmente sem regras
rígidas, sendo requerida experiência e bom senso por parte do projetista. Para tal
são analisados gráficos lineares em que são lançados os valores obtidos para os
parâmetros definidores do comportamento funcional (avaliação objetiva) e de
capacidade de carga (deflexões reversíveis, raios de curvatura), além de outros
recursos como os áudios-visuais e daqueles que definem as características da
estrutura do pavimento (resultado de sondagens e ensaios).
No presente estudo a determinação dos segmentos de características homogêneas
foram determinados pelo método em que se calculam os valores de IGG por estaca
e depois é gerado um gráfico de colunas, e com esse gráfico foram separados os
segmentos de comportamento homogêneo.
112
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Neste capítulo estão apresentados os resultados da avaliação funcional e da
avaliação estrutural e também serão discutidos os resultados encontrados.
5.1 Resultado da Avaliação Funcional
A avaliação funcional é apresentada através dos gráficos do IGG por estaca, que
definiu os segmentos considerados de comportamento homogêneos, porcentagem
de área de desgaste, trincamentos, buracos, valores das flechas, incidência de
afundamentos e no final uma tabela com os valores do IGG de cada segmento e
também as discussões sobre os respectivos resultados.
No presente estudo foram feitas três tentativas para a determinação dos segmentos
de características homogêneas. A primeira foi a partir do levantamento
deflectométrico, este procedimento é indicado pela AASHTO (1993). Nesta
metodologia faz-se o uso do método das diferenças acumuladas. A segunda foi
através da plotagem dos defeitos da avaliação superficial em uma tabela onde os
defeitos ficam na vertical e as estacas na horizontal, formando uma malha, onde o
quadrado de coordenada x, y (estaca, defeito) era todo pintado de preto se
acontecesse o defeito, caso contrário, este quadrado ficaria em branco, utilizando
desta Tabela e mais as fotos do levantamento fotográfico, são elaborados os
segmentos homogêneos. No terceiro método foram calculados os valores de IGG
por estaca e depois gerado um gráfico de colunas e com esse gráfico foi possível
separar os segmentos de comportamento homogêneo. O segundo e o terceiro
método como foram baseados na avaliação funcional, determinaram segmentos
homogêneos bem parecidos. Já o primeiro método não conseguiu apresentar um
resultado satisfatório, não apresentando coerência com os outros dois métodos. O
método do IGG foi o utilizado na avaliação. Ver Figura 39.
113
Figura 39 - Segmentos de Comportamento Homogêneo.
114
Figura 40 - Distribuição linear dos Defeitos do Pavimento.
115
A avaliação utilizando a norma DNIT 006/2003-PRO apresentou algumas
dificuldades em relação à interpretação de alguns defeitos, mesmo utilizando para
consulta a norma DNIT 005/2003-TER. No caso das panelas “buracos”, por
exemplo, existem panelas pequenas que ainda não alcançaram a base e existem
outras que tomam quase toda a pista. Outro defeito difícil de mensurar é o desgaste,
a partir do momento que a rodovia entra em operação este defeito começa
acontecer. Com isto, fica claro que apenas a marcação de um “x” nos defeitos que
constam em uma planilha fria, que também não apresenta todos os defeitos
existentes, não demonstra a real situação da rodovia.
Nestes tempos que o tema restauração de pavimentos está sendo uma atividade
incentivada pelos órgãos estatais, quanto mais detalhes, mais informações sobre a
rodovia estudada o projetista tiver, mais se pode aproveitar da capacidade restante
da mesma. Em muitos casos as rodovias mesmo deterioradas superficialmente,
ainda se encontram em ótimas condições estruturais. Quando se conhece bem as
atuais condições do pavimento, consegue-se aproveitar todo o seu potencial, e as
intervenções mais drásticas como a reconstrução, só acontece em pontos onde essa
solução é estritamente necessária. Nos projetos atuais de recuperação de rodovias
notam-se dentro segmentos de características homogêneas sub-trechos de apenas
cinco estacas que será reconstruída, atitude drástica, que somente deve ser feita em
último caso.
Uma forma de se obter mais detalhes da condição funcional atual de uma rodovia é
a adoção de valores de porcentagem de área dos defeitos mais importantes, como
acontece com a planilha de avaliação de pavimentos flexíveis do DER-SP. A
utilização de recursos áudios-visuais também se tornou uma ferramenta importante
na avaliação da condição da rodovia em estudo.
A rodovia estudada apresentou um nível elevado de desgaste, ver Figura 40, com
muita perda de agregado da camada superior do tratamento superficial duplo (TSD),
o que se nota é que faltou por parte da empresa que executou a obra, cuidado com
a manutenção dos equipamentos responsáveis pela distribuição do ligante asfáltico
na pista. Observa-se na pista da estrada estudada a presença de grandes linhas
116
longitudinais que seguem por várias estacas e com alguns centímetros de largura, a
perda acentuada de agregado, o que mostra que em vários momentos houveram
falhas nos bicos espargidores, que é gerado pela falta de conservação e cuidado do
operador com equipamento e a aplicação de emulsão pouco aquecida, que acaba
gerando o entupimento. A falta de ligante asfáltico provoca deficiência de cobertura
e o envolvimento dos agregados conseqüentemente facilita o desprendimento
destes pela ação do tráfego.
O trecho em estudo apresenta uma grande quantidade de trincas, o que pode ser
observado no gráfico da Figura 40, gráfico esse que é formado pela soma dos
percentuais de trincamento das trincas FC-2 e FC-3, os principais indicativos para
esta grande quantidade de trincas interligadas (FC-2 e FC-3), é o fim da vida de
fadiga do material, que ocorre devido à combinação de várias ações que o
pavimento sofre durante sua vida útil. Os principais agentes degradadores dos
ligantes asfálticos são: temperatura, intensidade de carregamento, tempo (exposição
às intempéries) e a velocidade de solicitação.
O efeito da temperatura também é um dos principais agentes que colaboram para
aceleração da perda das características elásticas dos ligantes asfálticos. Tanto o
gradiente térmico quanto a temperatura ambiente. O gradiente térmico (variação da
temperatura durante o dia) no caso da rodovia estudada estar em uma região de
clima semi-árido, onde durante o dia, nos meses de verão, o termômetro marca
temperaturas na pista de mais de 60oC e durante a noite a temperatura pode chegar
na casa dos 10oC. A influência da temperatura ambiente é grande agente
transformador da vida de fadiga dos revestimentos, por ele ser um material termo-
viscoelástico, que acaba se comportando de acordo a temperatura, por exemplo, em
horários muito quentes, com temperaturas elevadas, o asfalto perde viscosidade e
tende a ficar mais plástico, se deformando mais, já quando está muito frio, este pode
ficar muito rígido, em locais de clima temperado, que não é o caso, pode ocorrer
inclusive o trincamento e a quebra do revestimento.
Como relação ao excesso de solicitações, pode-se dizer que nós últimos anos a
rodovia recebeu um incremento considerável de tráfego de veículos pesados, que
provavelmente não havia sido considerado na época do seu projeto de construção,
117
devido à expansão das fronteiras agrícolas brasileiras, que transformou o oeste
baiano em uma dos locais onde mais se produz grãos no país, tanto se aumentou a
quantidade de veículos como também a carga, hoje se encontra facilmente rodando
nas rodovias brasileiras, grandes carretas que tem capacidade de transportar quase
100 toneladas, os chamados tri-trens, mais que devido à ausência de balanças para
a fiscalização, acabam trafegando com quase 50% a mais de carga do que o
permitido, o que representa valores bem maiores por eixo do que os valores
considerados na maioria dos métodos de dimensionamentos empregados
atualmente.
Outro fator que contribui significativamente para o fim da vida de fadiga dos
revestimentos asfálticos é o tempo, a exposição ao ar e a água durante anos, no
caso da estrada em estudo 19 anos, que geram a oxidação do material, desde o
começo esse processo atua sem dar tréguas ao pavimento, já na usinagem, no caso
de revestimentos processados em usinas, ou na aplicação no caso dos tratamentos
superficiais, e ele nunca para de agir, quanto mais o tempo passa, mas o seu
resultado pode ser observado. Esses fatores citados são os preponderantes entre
outros fatores que contribuem para a perda da capacidade elástica dos
revestimentos betuminosos. Com a perda da sua capacidade elástica e a
continuidade dos carregamentos, o revestimento não tem outra alternativa a não ser
quebrar (trincar) cada vez mais, e em pedaços cada vez menores, para absorver os
impactos.
Na Figura 40 é exibida a porcentagem de panelas por estacas, pode-se observar
que boa parte da rodovia estudada já se encontra “esburacada”. Ao observar o
gráfico de trincamento imagina-se a causa da maioria destas panelas presentes hoje
na rodovia, pois, as panelas nada mais são do que a evolução das trincas FC-3,
onde o processo contínuo do tráfego agindo sobre as trincas faz com que elas se
quebrem cada vez mais e em pedaços menores, pedaços esses que de tão
pequenos começam a ser carreados pelo próprio movimento dos automóveis e
também pelo vento e pelas chuvas. Na época de muitas chuvas, observa-se uma
aceleração no processo de degradação das rodovias, principalmente aquelas que já
se encontram em um estágio avançado de degradação, que é o caso da rodovia
estudada, isso se explica pelo fato do pavimento estar todo trincado e com isso não
118
consegue impedir a passagem da água, perda da impermeabilização do
revestimento. Com a passagem dá água pelo revestimento (a água é uma grande
inimiga do pavimento), ela começa a penetrar as camadas da base e da sub-base
do pavimento, gerando um amolecimento e perda de resistência destas, com isso há
a diminuição de sua capacidade de resistir aos esforços gerados pelo tráfego e
também uma evolução no estado de destruição.
No caso desta rodovia, outro fator que acelerou o processo de aparecimento das
panelas foi a falha do bico espargidor, que deixou a camada de rolamento mais
suscetível às solicitações do tráfego, que gerou uma perda acelerada dos agregados
e acabou expondo a base aos agentes “destruidores” dos pavimentos.
Os afundamentos são pouco freqüentes na rodovia estudada, mas também não se
verifica que eles afetem tanto o conforto da rodovia. No gráfico de afundamentos
pode-se observar que existem pelo menos três trechos que eles acontecem com
maior frequência, o que pode ser comparado visualmente com o gráfico das flechas
medidas e constatar que as flechas se relacionam diretamente com os
afundamentos, principalmente os plásticos da trilha da roda (A.T.P.) e o
afundamento de consolidação na trilha (A.T.C.). Os afundamentos são deformações
permanentes (ou plásticas), que se caracterizam por depressão longitudinal da
superfície do pavimento. O que gera esse defeito é a ação repetida da passagem
das cargas de roda de pneus e o fluxo canalizado dos veículos comerciais, formando
as trilhas da roda, causando as deformações por promover uma maior densificação
dos materiais nessa região.
Em relação às flechas do trecho em estudo, verificam-se em poucas estacas valores
superiores a 15 mm, que é o valor crítico de para o risco de aquaplanagem para um
veículo com uma velocidade de 80 Km/h. Mesmo para valores de flecha da ordem
de 12 mm, que é o valor crítico para uma velocidade de 120 Km/h, não se tem uma
grande quantidade que extrapolem esse valor.
Em relação ao resultado do IGG dos segmentos homogêneos pode-se observar na
Tabela 12, que os conceitos demonstram bem a situação atual da rodovia estudada.
119
A maioria dos conceitos aponta para uma condição funcional péssima ou ruim e com
alguns poucos conceitos de situação regular.
Assim sendo tem-se a seguinte avaliação funcional da rodovia estudada:
• Conceito Regular – 19,06 % - 6.100 metros;
• Conceito Ruim – 50,31% - 16.100 metros;
• Conceito Péssimo – 30,63% - 9.800 metros.
120
Tabela 12 - Resultado do IGG por Segmento Homogêneo – DNIT 006/2003 - PRO.
SEGMENTO HOMOGÊNEO ESTACA/ESTACA IGG CONCEITO
1 0-93 61,40 REGULAR
2 93 - 270 148,70 RUIM
3 270-306 45,90 REGULAR
4 306-338 127,90 RUIM
5 338-365 96,60 RUIM
6 365-429 176,60 PÉSSIMO
7 429-517 89,00 RUIM
8 517-551 122,50 RUIM
9 551-574 63,30 REGULAR
10 575-682 129,00 RUIM
11 682-698 50,80 REGULAR
12 698-734 82,20 RUIM
13 734-864 161,30 PÉSSIMO
14 864-890 87,10 RUIM
15 890-952 103,90 RUIM
16 952-992 76,00 REGULAR
17 992-1047 64,10 REGULAR
18 1047-1061 184,20 PÉSSIMO
19 1061-1076 139,30 RUIM
20 1076-1092 231,00 PÉSSIMO
21 1092-1109 101,80 RUIM
22 1109-1147 219,00 PÉSSIMO
23 1147-1165 90,10 RUIM
24 1165-1186 181,20 PÉSSIMO
25 1186-1200 97,20 RUIM
26 1200-1224 144,70 RUIM
27 1224-1251 152,10 RUIM
28 1251-1267 219,90 PÉSSIMO
29 1267-1294 100,50 RUIM
30 1294-1451 202,90 PÉSSIMO
31 1451-1485 109,40 RUIM
32 1485-1519 208,40 PÉSSIMO
33 1519-1558 114,00 RUIM
34 1558-1600 50,40 REGULAR
121
5.2 Resultado da Avaliação Estrutural
As deflexões reversíveis máximas encontradas na rodovia estudada apresentam
valores quase em sua totalidade abaixo de 80 centésimos de milímetro, ver gráficos
41 e 42, valores considerados excelentes, já que a rodovia foi construída há quase
20 anos. De acordo com a norma DNER-PRO 011/79 para um tráfego na ordem de
3,5 x 105, que foi o caso do estudo de tráfego realizado na rodovia estudada com
projeção para 2019, a deflexão admissível é da ordem de 108 centésimos de
milímetro, valor bem superior ao encontrado na estrada, chegando a tal ponto de
não ter sido encontrado nenhum valor acima desse valor limite. O que mostra que a
estrada se encontra em excelentes condições estruturais em relação à deflexão
admissível.
Outro parâmetro importante é o raio de curvatura, onde raios menores que 100 m
são considerados valores críticos, indicando pavimentos comprometidos
estruturalmente, nos caso da rodovia estudada, a grande maioria dos raios de
curvatura apresentam valores bem superiores ao limite crítico. Outro indicativo que a
condição estrutural da maior parte da rodovia está bem preservada.
De acordo com a norma DNER-PRO 011/79, quando se analisa os valores das
deflexões máximas junto com os raios de curvatura, para todos os segmentos
homogêneos da rodovia estudada, encontra-se o conceito de “BOA” condição
estrutural, ver resultado na Tabela 13. A norma já indica as possíveis correções,
neste caso, ela mostra que não são necessários estudos complementares e a
medida corretiva indicada é apenas correção de superfície.
O material empregado na construção da rodovia apresentou boa capacidade
estrutural. O interessante é que o material utilizado é da região próxima a estrada,
uma areia siltosa argilosa na sub-base e cascalho na base, o que barateia bem o
custo de execução.
A fim de se determinar com mais precisão a condição estrutural atual do pavimento,
os valores levantados em campo das bacias de deformação foram retroanalisados
122
com o intuito de se conhecer os módulos de resiliências das camadas do pavimento,
no caso da referida rodovia estudada, da base, sub-base e sub-leito, já que o
revestimento é em tratamento superficial duplo (TSD). Este revestimento não
apresenta função estrutural, devido principalmente a sua pequena espessura e ao
processo de execução. Este procedimento de retroanálise foi executado pelo
programa do Retran5-L, de autoria do consultor do projeto, eng. Cláudio Albernaz,
do DER - MG. Os resultados gerados pelo programa mostram que em vários pontos
a base apresenta baixos valores de módulo de resiliência, que indicaria baixa
capacidade estrutural, o que intriga bastante é que em boa parte desses locais que
apresentam valores baixos de módulo, não se refletem em uma situação de
deterioração superficial do pavimento muito diferente dos locais com valores de
módulo esperados. Uma explicação para esse fenômeno pode ser o tráfego baixo
e/ou má execução do pavimento.
123
Figura 41 - Gráfico com as Deflexões, Flechas e Módulos de Resiliência da Base, Sub-Base e Subleito – Faixa Direita.
124
Figura 42 - Gráfico com as Deflexões, Flechas e Módulos de Resiliência da Base, Sub-Base e Subleito – Faixa Direita.
125
Tabela 13 - Resultado da Avaliação Estrutural - DNER-PRO 011/79 – Método B.
SH01
D média 26 12,5 46 3,0 63,0 -11,9 0,5 38,1 47,6 298 108,2 Boa
SH02
D média 35 11,8 87 3,0 70,7 0,0 0,3 47,1 58,9 183 108,2 Boa
SH03
D média 36 11,8 18 2,5 65,2 6,4 0,3 47,5 59,4 159 108,2 Boa
SH04
D média 41 8,5 15 2,5 62,3 19,9 0,2 49,5 61,9 125 108,2 Boa
SH05
D média 44 13,6 13 2,5 78,3 10,3 0,3 57,9 72,4 141 108,2 Boa
SH06
D média 35 14,7 32 3,0 78,6 -9,4 0,4 49,3 61,6 174 108,2 Boa
SH07
D média 34 13,3 44 3,0 74,4 -5,5 0,4 47,8 59,7 283 108,2 Boa
SH08
D média 38 5,8 17 2,5 52,2 23,0 0,2 43,5 54,4 178 108,2 Boa
SH09
D média 33 10,1 17 2,5 58,7 8,0 0,3 43,5 54,3 141 108,2 Boa
SH10
D média 30 11,4 54 3,0 64,6 -3,7 0,4 41,8 52,3 132 108,2 Boa
SH11
D média 20 4,3 8 2,5 30,7 9,3 0,2 24,3 30,3 169 108,2 Boa
SH12
D média 16 4,9 17 2,5 28,2 3,8 0,3 20,9 26,1 180 108,2 Boa
SH13
D média 24 9,6 63 3,0 52,8 -4,9 0,4 33,6 42,0 250 108,2 Boa
SH14
D média 33 9,4 12 2,5 56,8 9,8 0,3 42,7 53,4 170 108,2 Boa
SH15
D média 37 17,0 31 3,0 88,3 -13,8 0,5 54,3 67,9 121 108,2 Boa
SH16
D média 41 10,8 20 3,0 73,3 8,3 0,3 51,6 64,5 173 108,2 Boa
SH17
D média 24 11,0 27 3,0 57,0 -8,7 0,5 35,1 43,9 183 108,2 Boa
SH18
D média 18 10,5 7 2,5 44,7 -8,1 0,6 28,8 36,0 169 108,2 Boa
SH19
D média 21 7,8 8 2,5 40,1 0,9 0,4 28,3 35,4 221 108,2 Boa
SH20
D média 21 10,8 8 2,5 48,1 -6,1 0,5 31,8 39,8 158 108,2 Boa
SH21
D média 28 7,5 9 2,5 46,7 9,3 0,3 35,5 44,4 169 108,2 Boa
SH22
D média 30 9,1 19 2,5 53,0 7,6 0,3 39,4 49,2 175 108,2 Boa
SH23
D média 28 19,0 9 2,5 75,1 -20,0 0,7 46,6 58,2 138 108,2 Boa
SH24
D média 24 12,0 10 2,5 54,4 -5,6 0,5 36,4 45,5 169 108,2 Boa
D - zσσσσQualidade EstruturalCV Dc Dp Rc D (adm)σσσσ n z D + z σσσσ
126
Continuação da Tabela 13. Legenda:
Dmédia = Média aritmética das deflexões encontradas;
SHn = Sub-trecho;
σ = Desvio Padrão;
n = Número de valores individuais computados;
z = Fator de correção em relação ao número valores;
D + zσ = Valor superior do intervalo aceito;
D - zσ = Valor inferior do intervalo aceito;
Cv = Coeficiente de variação;
Dc = Deflexão característica;
Dp = Deflexão Característica corrigida;
Rc = Raio de Curvatura
Dadm = Deflexão admissível;
SH25
D média 26,29 5,1 7 2,5 39,0 13,6 0,2 31,4 39 193 108 Boa
SH26
D média 22,67 8,1 12 2,5 42,8 2,5 0,4 30,7 38 154 108 Boa
SH27
D média 35,08 15,8 13 2,5 74,5 -4,3 0,4 50,8 64 182 108 Boa
SH28
D média 27 6,0 8 2,5 41,9 12,1 0,2 33,0 41 154 108 Boa
SH29
D média 30,33 10,8 12 2,5 57,5 3,2 0,4 41,2 51 211 108 Boa
SH30
D média 34,33 12,3 79 3 71,4 -2,7 0,4 46,7 58 167 108 Boa
SH31
D média 32 14,7 17 2,5 68,7 -4,7 0,5 46,7 58 193 108 Boa
SH32
D média 35,53 12,2 17 2,5 66,1 4,9 0,3 47,8 60 153 108 Boa
SH33
D média 36 13,4 19 2,5 69,5 2,5 0,4 49,4 62 183 108 Boa
SH34
D média 36 12,4 22 3 73,2 -1,2 0,3 48,4 61 176 108 Boa
σσσσ n z D + σσσσ D - σσσσQualidade EstruturalCV Dc Dp Rc D (adm)
127
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Neste capítulo são apresentadas as conclusões e as sugestões para futuras
pesquisas.
6.1 Conclusões
• Nos trabalhos de avaliação funcional e estrutural dos segmentos rodoviários é
difícil a tarefa de delimitação dos sub-trechos com comportamento
supostamente homogêneo. A utilização de diagramas lineares com
lançamento gráfico de poligonais representativas de deflexões reversíveis
máximas, módulos resilientes, flechas nas trilhas de roda, perfil de IGG estaca
a estaca, trincamento, vídeo tapes e método das diferenças acumuladas não
permitem isoladamente delimitar com precisão executiva segmentos
homogêneos. Um misto de todos esses eventos fornecem o esboço da
condição atual do pavimento e permite a adoção de soluções de engenharia
geral para os segmentos homogêneos e ainda sendo as vezes necessário
particionar tais segmentos, visando reduzir ao máximo as atividade de
reconstrução;
• Como base nos resultados obtidos para a avaliação funcional e estrutural
deste sub-trecho da BA 160 pode-se inferir: que o estado da superfície do
pavimento pode ser considerado 19,06 % (6.100m) regular; 50,31%
(16.100m) ruim e 30,63% (9.800 m) péssimo, enquanto na avaliação
estrutural o sub-trecho é considerado com condição estrutural “BOA”;
• Com fundamento no estado da superfície será necessária intervenção
funcional em todo o sub-trecho, indo desde remendos superficiais, profundos
até a reconstrução;
• O método DNER-PRO 011/79 apontou a simples operação de correção
superficial, remetendo para as intervenções superficiais. A opção mais
simples é a utilização de um TSD com polímero;
128
• O resultado da DNER-PRO 011/79 tem grande coerência quando se observa
a data de construção da rodovia, setembro de 1990, acabou de completar 19
anos, e como no passado as rodovias eram projetadas para um período de 20
anos, então está chegando ao seu período de fim de projeto, vale-se ressaltar
que a mesma não sofreu importantes intervenções durante todo esse tempo e
que ainda recebeu um incremento de tráfego, que provavelmente não havia
sido previsto em projeto. Como a expansão das fronteiras agrícolas do Brasil
chegando ao oeste baiano, e como esta rodovia está ligada diretamente a BR
242, que liga Brasília a Salvador, acabou se transformando em uma rota
importante para o escoamento da safra em direção ao litoral, isso gerou uma
carga extra de tráfego, onde o trânsito de grandes carretas carregadas com
grãos e frutas é freqüente;
• A retroanálise dos módulos de resiliência mostrou que a camada da base,
constituída de cascalho natural com grãos silicosos, estabilizados por mistura,
apresentou módulos compatíveis com os encontrados na literatura para este
tipo de pavimento. Anormalmente alguns trechos exibiram valores muito
abaixo, por esse motivo, ao invés da adoção de correção superficial por lama
asfáltica ou micro-revestimento com polímero, é recomendável a aplicação de
um tratamento superficial duplo (TSD) com polímero, acrescentando assim
uma modesta contribuição à estrutura do pavimento;
• Os bordos da pista estão erodidos provocando o aparecimento de degraus,
em virtude da completa ausência de acostamento. Este fato gera o
estreitamento da faixa de rolamento;
• A existência de segmentos com exsudação no TSD ocorrido na época da
construção, hoje gerou um benefício, pois estes locais estão em ótimo estado
de conservação, demonstrando a necessidade da correta dosagem do teor de
ligante betuminoso nos trabalhos de pavimentação;
• O espaço adjacente as faixas de tráfego estão na quase totalidade do trecho
tomados por arbustos de médio porte, no caso uma planta chamada jurema,
129
causando uma completa falta de segurança no trânsito, pois em muitos
pontos não existem áreas de escape. A desobstrução desta área e a
construção de acostamentos, mesmo que não sejam revestidos é
imprescindível para dar estabilidade ao leito estradal e segurança por prover
a via de espaço para escape;
• Uma intervenção deve ser feita o mais rápido possível, com as últimas
chuvas, já se observou uma piora na situação da superfície do pavimento.
Quanto mais rápido for feita mais se pode aproveitar das boas características
estruturais da rodovia e reconstruir o menor trecho possível.
6.2 Sugestões para Pesquisas Futuras
• Realizar pesquisa de pesagem de eixos com objetivo de verificar se os
veículos que trafegam a rodovia estão transportando excesso de carga por
eixo;
• Extrair corpos-de-prova do pavimento para a realização de ensaio de módulo
de resiliência em laboratório;
• Realizar levantamento deflectométrico com o FWD considerando diferentes
níveis de carga, a fim de analisar a não linearidade das camadas de base,
sub-base e sub-leito;
• Retirar amostras do revestimento para obter o nível de envelhecimento
efetivamente existente no ligante betuminoso.
130
REFERÊNCIAS
ALBERNAZ, C.A.V., MOTTA, L.M.G., MEDINA, J. (1995). “Retroanálise: Uma Útil
“Ferramenta na Avaliação Estrutural de Pavimentos”. In: 29a Reunião Anual de
Pavimentação. V.1, pp. 399-417, Cuiabá, MG, Brasil.
ALBERNAZ, C. Â. V., Método Simplificado de Retroanálise de Módulos de
Resiliência de Pavimentos Flexíveis a partir da Bacia de Deflexão, Tese, Rio de
Janeiro, 1997.
BALBO, José Tadeu. Pavimentação asfáltica: materiais, projeto e restauração. São
Paulo: Oficina de Textos, 2007.
BENEVIDES, S. A.S. Análise Comparativa dos Módulos de Dimensionamento de
Pavimentos Asfálticos: Empíricos do DNER e da Resiliência da COPPE/ UFRJ em
Rodovias do Estado do Ceará. Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,
2000.
BERNUCCI, L.B., MOTTA, L.M.G., CERATTI, J.A.P., SOARES, J.B. (2007).
Pavimentação asfáltica. Formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro, RJ.
CAVALCANTE, F.C. (2005). Avaliação das Características funcionais e estruturais
da rodovia BR-230/PB - LOTE III. Tese de Mestrado. UFPE, Recife.
CNT (2006). Pesquisa Rodoviária. Disponível no site: www.cnt.org.br
DNER / ABNT - Manual de Pavimentação. Rio de Janeiro, 1996.
DER / SP – Avaliação Funcional e Estrutural de Pavimento. São Paulo, 2006.
DNER (1998). Manual de Reabilitação de Pavimentos Asfálticos. Rio de Janeiro.
131
DNER ES - 173/86 (DNER, 1986). Método de Nível e Mira para Calibração de
Sistemas Medidores de Irregularidades Tipo Resposta. Rio de Janeiro.
DNER ME - 024/94 (1994d). Método de Ensaio – Pavimento – Determinação das
Deflexões pela Viga Benkelman. Rio de Janeiro.
DNER ME - 039/94 (DNER, 1994h). Pavimento - determinação das deflexões pelo
Dynaflect.
DNER ME - 052/94 (DNER, 1994l). Solos e agregado miúdo - determinação da
umidade com o emprego do Speedy. Rio de Janeiro.
DNER ME - 061/94 (DNER, 1994g). Pavimento - delineamento da linha de influência
longitudinal da bacia de deformação por intermédio da viga Benkleman.
DNER ME - 092/94 (DNER, 1994j). Solo - determinação da massa específica “in situ”
com emprego do frasco de areia. Rio de Janeiro.
DNER ME - 131/1994 (DNER, 1994e). Solos - determinação do módulo de
resiliência. Rio de Janeiro.
DNER ME - 138/1994 (DNER, 1994f). Misturas betuminosas – determinação da
resistência à tração por compressão diametral. Rio de Janeiro.
DNER PRO – 10/79 (1979a). Procedimento – Avaliação Estrutural dos Pavimentos
Flexíveis – Procedimento A. Rio de Janeiro.
DNER PRO – 11/79 (1979b). Procedimento – Avaliação Estrutural dos Pavimentos
Flexíveis – Procedimento B. Rio de Janeiro.
DNER PRO - 159/85 (1985). Projeto de Restauração de Pavimentos Flexíveis e
Semi-rígidos. Rio de Janeiro.
DNER PRO - 175/94 (DNER, 1994). Aferição da viga Benkelman – Procedimento.
Rio de Janeiro.
132
DNER PRO - 164/94 (DNER,1994a). A calibração e Controle de Sistemas Medidores
da Irregularidade de Superfície de Pavimentos. Rio de Janeiro.
DNER PRO - 182/94. Medição da irregularidade de superfície de pavimento com
sistemas integradores IPR/USP e Maysmeter. Rio de Janeiro.
DNER PRO - 229/94 (DNER, 1994c) – Manutenção de Irregularidade. Rio de
Janeiro.
DNER PRO – 269/94 (1994i). Procedimento – Projeto de Restauração de
Pavimentos Flexíveis – TECNAPAV (Método da Resiliência). Rio de Janeiro.
DNER PRO - 273/96 (DNER, 1996). Determinação das deflexões utilizando
deflectômetro de impacto do tipo “Fallinig Weight Deflectometer (FWD). Rio de
Janeiro.
DNIT (2006). Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos. 2º Edição. Rio de
Janeiro.
DNIT 005/2003-PRO (2003d). Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos –
Terminologia.
DNIT 006/2003-PRO (2003b). Avaliação objetiva da superfície de pavimentos
flexíveis e semi-rígidos - Procedimento. Rio de Janeiro.
DNIT 007/2003-PRO (2003c). Levantamento para avaliação da condição de
superfície de sub-trecho homogêneo de rodovias de pavimentos flexíveis e semi-
rígidos para gerência de pavimentos e estudos e projetos Procedimento. Rio de
Janeiro.
DNIT 008/2003-PRO. Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de
pavimentos flexíveis e semi-rígidos. Rio de Janeiro.
133
DNIT 009/2003-PRO (2003a). Avaliação subjetiva de superfície de pavimentos
flexíveis e semi-rígidos - Procedimento. Rio de Janeiro.
DNIT Norma DNIT 031/2006-ES. Pavimentos Flexíveis – Concreto Asfáltico –
Especificação de Serviço. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
DOS ANJOS, M. R., Avaliação da Superfície do pavimento da rodovia BR-324 no
trecho Feira de Santana – Amélia Rodrigues, Monografia, Feira de Santana, 2008.
DUARTE, J.C., SILVA, P.D.E.A., FABRÍCIO, J.M. (1996). “Correlação entre
Deflexões Características em Pavimentos Flexíveis Medidos com a Viga Benkelman
e com o FWD – Falling Weight Deflectometer”.In: 30a Reunião Anual de
Pavimentação. V.2,pp. 637-646, Salvador, BA, Brasil.
FONSECA, J. L. G. (2002). Um método de retroanálise de bacias de deflexão de
pavimentos. Dissertação de mestrado. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
GONTIJO, P.R.A., GUIMARÃES, F.H.R., NOGUEIRA, C.L. (1994). “Metodologias
Brasileiras para Avaliações das Características Funcionais e Estruturais de
Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte”. In: 28a Reunião Anual de Pavimentação.
V.1, pp. 501-529, Belo Horizonte, MG, Brasil.
MACÊDO, J. A. G. (1996). Interpretação de Ensaios Deflectométricos para Avaliação
Estrutural de Pavimentos Flexíveis. Tese de Doutorado. COPPE/UFRJ, Rio de
Janeiro.
MEDINA, J. . Mecânica dos Pavimentos. Rio de Janeiro: Editora UFRJ, 1997.
MEDINA, J. MOTTA, L. M. G.. Mecânica dos Pavimentos. Rio de Janeiro: Editora
UFRJ, 2005.
MOTTA, L.M.G. (1991). Método de dimensionamento de Pavimentos Flexíveis;
Critério de Confiabilidade e Ensaio de Cargas Repetidas. Tese de Doutorado.
COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
134
MOTTA, L. M. G. & MEDINA, J. “A questão da Influência da Temperatura na
Deformabilidade Elástica dos Pavimentos Flexíveis”. 21a ABPv, Salvador - Ba,
Setembro 1986. p. 338-352.
NÓBREGA, E. S. (2003). Comparação entre métodos de retroanálise em pavimentos
asfálticos. Dissertação de mestrado. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
PEREIRA, J. M. B. (2007). Um procedimento de retroanálise para pavimentos
flexíveis baseado na teoria do ponto inerte e em modelagem matemática.
Dissertação de mestrado. USP, São Carlos.
PINTO, S., PREUSSLER, E. S. (2002). Pavimentação Rodoviária – Conceitos
Fundamentais sobre Pavimentos Flexíveis. Rio de Janeiro, Copiarte, Copiadora e
Artes Gráficas.
ROCHA FILHO, N. R. (1996). Estudo de técnicas para avaliação estrutural de
pavimentos por meio de levantamentos deflectométricos. Tese de mestrado. ITA,
São José dos Campos.
SILVA, P. F.A. Manual de Patologia e Manutenção de Pavimentos. 2º edição – São
Paulo: Pini, 2008.
SIMM JR, G. P. (2007). Estudo do comportamento de estruturas de pavimentos com
materiais alternativos visando a redução dos custos de pavimentação no estado de
Santa Catarina. Tese de mestrado, CTC/UFSC, Florianópolis.
135
Anexo A
Relatório Fotográfico da Rodovia BA - 160
Trecho: Ibotirama – Bom Jesus da lapa
Lote: I
Sub-trecho do projeto: Entrada de Ibotirama – Povoado de Volta das Pedras.
Segmento: km 0,00 – km 32,00
Extensão: 32,0 km – 1.600 estacas
136
FOTO 01 – Estaca 15 – Próximo ao trevo.
FOTO 02 – Estaca 33 – Trecho em mão dupla dentro da cidade.
FOTO 03 – Estaca 51 – Fim da mão dupla.
FOTO 04 – Estaca 51 – Saída para Bom Jesus da Lapa.
FOTO 05 – Estaca 91 - Detalhe da leitura do trilho da roda.
FOTO 06 – Estaca 94 - Trincas Tipo Couro de Jacaré.
137
FOTO 07 – Estaca 181 – Trincas longitudinais e transversais se encontrando e formando placas.
FOTO 08 – Estac a 181 – Trincas longitudinais longas e afundamento da trilha.
FOTO 09 – Estaca 181 – Panela.
FOTO 10 – Estaca 200 – Passagem de tubulação - panelas e remendos.
FOTO 11 – Estac a 204 – Borda erodida, remendo e degrau.
FOTO12 – Estaca 267 – Desgaste e remendo.
138
FOTO 13 – Estaca 390 – Desgaste causado pela falha dos bicos espargidores e remendo.
FOTO 14 – Estaca 390 – Detalhe do desgaste causado pela falha do bico.
FOTO 15 – Estaca 403 – Remendos e panelas .
FOTO 16 – Estaca 403 – Longo trecho deteriorado.
FOTO 17 – Estaca 421 – Trecho com Trincas de jacaré.
FOTO 18 – Estaca 448 – Trecho com falha do bico espargidor .
139
FOTO 19 – Estaca 480 – Trecho bem preservado .
FOTO 20 – Estaca 507 – Trecho bem preservado.
FOTO 21 – Estaca 594 – Trecho perigoso – Vários defeitos e a vegetação no acostamento.
FOTO 22 – Estaca 605 – Trecho precário.
FOTO 23 – Estaca 641 – Trecho com alto desgaste causado por falha do bico .
FOTO 24 – Estaca 678 – Trecho com alto desgaste causado por falha do bico.
140
FOTO 25 – Estaca 717 – Trecho com desgaste, remendos e panelas.
FOTO 26 – Estaca 732 – Panela.
FOTO 27 – Estaca 758 – Trecho destruído.
FOTO 28 – Estaca 790 – Trecho todo remendado e desgastado.
FOTO 29 – Estaca 825 – Trecho com desgaste e panelas.
FOTO 30 – Estaca 843 – Trecho com remendo, panelas e desgaste.
141
FOTO 31 – Estaca 861 – Trecho com remendo, panelas e desgaste.
FOTO 32 – Estaca 872 – Trecho em bom estado, apenas erosão das bordas e pouco desgaste.
FOTO 33 – Estaca 872 – Base exposta devido à erosão das bordas da pista, causando um degrau.
FOTO 34 – Estaca 894 – Trecho sobre ponte que sofreu rebaixamento.
FOTO 35 – Estaca 936 – Trecho com pouco desgaste, mas em bom estado.
FOTO 36 – Estaca 974 – Trecho com pouco desgaste, mas bom estado.
142
FOTO 37 – Estaca 993 – Trecho bem preservado.
FOTO 38 – Estaca 1076 – Afundamento de trilho.
FOTO 39 – Estaca 1088 – Trecho em bom estado de conservação.
FOTO 40 – Estaca 1107 – Trecho bem conservado.
FOTO 41 – Estaca 1126 – Trecho todo danificado.
FOTO 42 – Estaca 1126 – Panela.
143
FOTO 43 – Estaca 1145 – Trecho desgastado com panelas e remendos.
FOTO 44 – Estaca 1164 – Trecho bem preservado.
FOTO 45 – Estaca 1183 – Trecho com alguns remendos, mas bem preservado.
FOTO 46 – Estaca 1201 – Trecho com alguns remendos, mas bem preservado.
FOTO 47 – Estaca 1221 – Trecho com remendos e desgaste.
FOTO 48 – Estaca 1221 – Trecho com trincas couro de jacaré.
144
FOTO 49 – Estaca 1240 – Trecho com muito remendo e desgaste.
FOTO 50 – Estaca 1240 – Remendo, trincas e desgaste.
FOTO 51 – Estaca 1259 – Trecho deteriorado com muito remendo, trincas e desgaste.
FOTO 52 – Estaca 1259 – Remendo, trincas e panelas.
FOTO 53 – Estaca 1278 – Remendo, trincas e panelas.
FOTO 54 – Estaca 1297 – Trecho todo remendado.
145
FOTO 55 – Estaca 1299 – Escorregamento.
FOTO 56 – Estaca 1316 – Trecho com trincas longas se encontrando e formando placas.
FOTO 57 – Estaca 1335 – Trecho todo destruído.
FOTO 58 – Estaca 1335 – Panelas e desgaste.
FOTO 59 – Estaca 1335 – Trincas Interligadas.
FOTO 60 – Estaca 1374 – Trecho deteriorado.
146
FOTO 61 – Estaca 1394 – Continuação do trecho deteriorado.
FOTO 62 – Estaca 1413 – Trecho apresentando muito desgaste, panelas e remendos.
FOTO 63 – Estaca 1433 – Trecho apresentando muitos remendos, desgaste e panelas.
FOTO 64 – Estaca 1452 – Trecho bem conservado.
FOTO 65 – Estaca 1472 – Continuação do trecho bem conservado.
FOTO 66 – Estaca 1492 – Trecho apresentando afundamento de trilho, remendos, desgaste e panelas.
147
FOTO 67 – Estaca 1512 – Trecho apresentando remendos, desgaste, panelas e afundamentos .
FOTO 68 – Estaca 1520 – Trincas tipo couro de jacaré.
FOTO 69 – Estaca 1532 – Trecho apresentando desgaste por falha do bico.
FOTO 70 – Estaca 1552 – Trecho com trincas e desgaste, este causado pela falha do bico.
FOTO 71 – Estaca 1572 – Trecho bem conservado.
FOTO 72 – Estaca 1592 – Trecho bem conservado.