ESTUDO E MONITORAMENTO DE UM TRECHO DE …coral.ufsm.br/engcivil/images/PDF/1_2014/TCC_CACIANE...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTUDO E MONITORAMENTO DE UM TRECHO DE

PAVIMENTO ASFÁLTICO RESTAURADO A PARTIR

DE ENSAIOS DEFLETOMÉTRICOS E DE TEXTURA

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Caciane Silvina Possani

Santa Maria, RS, Brasil

2014

1


PAVIMENTO ASFÁLTICO RESTAURADO A PARTIR DE

ENSAIOS DEFLETOMÉTRICOS E DE TEXTURA


Trabalho de conclusão de curso apresentado ao

Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria

(UFSM, RS), como requisito geral para obtenção do grau de

Engenheira Civil.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht (UFSM)

Santa Maria, RS, Brasil

2014

2

Universidade Federal de Santa Maria

Centro de Tecnologia

Curso de Engenharia Civil

A Comissão Examinadora, abaixo assinada,

aprova o Trabalho de Conclusão de Curso

ESTUDO E MONITORAMENTO DE UM TRECHO DE PAVIMENTO

ASFÁLTICO RESTAURADO A PARTIR DE ENSAIOS

DEFLETOMÉTRICOS E DE TEXTURA

elaborado por


como requisito parcial para obtenção do grau de

Engenheira Civil

COMISSÃO EXAMINADORA:

_______________________________________ Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

(Presidente/Orientador)

_______________________________________ Prof. Dr. Deividi da Silva Pereira

(Avaliador, UFSM)

_______________________________________ Profa. Dra. Tatiana Cureau Cervo

(Avaliadora, UFSM)

Santa Maria, 08 de Julho de 2014

3

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, pelo apoio e incentivo à minha educação e pelos ensinamentos que

levarei para a vida toda. Agradeço por acreditarem e me ajudarem a alcançar os meus

objetivos. Obrigada!

Aos meus familiares, por toda a ajuda e prestatividade nos momentos em que precisei.

Um agradecimento especial aos meus primos Lucas e Verônica pelo convívio neste período

da minha graduação.

Ao Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht, meu orientador neste trabalho, meu

agradecimento pela oportunidade de realizar este estudo, pela sua disponibilidade, pelos

ensinamentos e por sua compreensão e paciência.

À Profa. Dra. Tatiana Cervo e ao Prof. Dr. Deividi Pereira pela disponibilidade em

participar da banca de avaliação, pelos ensinamentos repassados dentro e fora da sala de aula

e pela amizade que sempre demonstraram.

Ao GEPPASV e todos os seus membros que apoiaram e ajudaram a realizar esta

pesquisa, em especial ao mestrando Maurício dos Santos que teve um papel importante na

realização deste trabalho.

Aos amigos e colegas pela amizade, carinho, ajuda e pelo companheirismo nos

momentos tristes e felizes. Um agradecimento especial às colegas e amigas Fernanda, Liege e

Tailene por me apoiarem nos momentos que precisei e por dividirem comigo os momentos de

alegrias.

A Universidade Federal de Santa Maria e seu corpo docente pela oportunidade de

realizar este curso de graduação.

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RESUMO

Trabalho de Conclusão de Curso

Curso de Engenharia Civil

Universidade Federal de Santa Maria


PAVIMENTO ASFÁLTICO RESTAURADO A PARTIR DE

ENSAIOS DEFLETOMÉTRICOS E DE TEXTURA AUTORA: CACIANE SILVINA POSSANI

ORIENTADOR: PROF. DR. LUCIANO PIVOTO SPECHT

Data e Local da Defesa: Santa Maria, 08 de Julho de 2014.

As rodovias brasileiras constituem o principal meio de transporte utilizado, tanto para

transportar mercadorias como também na circulação de pessoas. No entanto, as suas

condições de trafegabilidade não condizem com a sua importância e estão aquém do esperado

por seus usuários. Desta forma os novos estudos referentes aos projetos e execuções de

pavimentos estão sendo empregados para melhorar as condições e o desempenho dos

pavimentos. Neste âmbito, este trabalho foi desenvolvido a fim de acompanhar o desempenho

e as condições estruturais e funcionais de um trecho de pavimento restaurado. Primeiramente

o pavimento foi submetido aos ensaios que determinam a solicitação que ele está sendo

submetido pelo tráfego, assim como os principais ensaios que determinam as suas condições

estruturais e funcionais. Em seguida, os dados tiveram suas devidas correções realizadas, e

assim foi possível efetuar a análise do desempenho que o pavimento apresentou no período

desta pesquisa. Os resultados demonstraram que a estrutura de um pavimento tem uma

crescente degradação por ser constantemente e progressivamente solicitado pelo tráfego de

veículos. As condições da superfície do revestimento também são suscetíveis ao intenso

tráfego que incide sobre o pavimento. Assim, conclui-se que acompanhar o desempenho em

pavimentos é necessário para manter as suas condições adequadas ao uso oferecendo conforto

e segurança aos usuários.

Palavras chave: Pavimento Asfáltico. Monitoramento de Pavimento. Condição Estrutural.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 7

1.1 Objetivo ............................................................................................................................ 9

1.1.1 Objetivo geral ............................................................................................................. 9

1.1.2 Objetivos específicos................................................................................................ 10

1.2 Sistematização ............................................................................................................... 10

2 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................. 12

2.1 Pavimentação asfáltica ................................................................................................. 12

2.2 Restauração de pavimentos asfálticos ......................................................................... 14

2.3 Conservação de pavimentos asfálticos ........................................................................ 17

2.4 Monitoramento de pavimentos asfálticos ................................................................... 19

3 METODOLOGIA ....................................................................................... 24

3.1 Planejamento da pesquisa ............................................................................................ 24

3.2 Informações sobre o trecho de pavimento asfáltico ................................................... 24

3.3 Solicitação do tráfego .................................................................................................... 26

3.4 Medida de deflexão com a Viga Benkelman ............................................................... 29

3.5 Medida de deflexão com o FWD .................................................................................. 31

3.6 Determinação da micro-textura com o Pêndulo Britânico ....................................... 33

3.7 Determinação da macro-textura pelo método da Mancha de Areia ........................ 35

4 RESULTADOS ........................................................................................... 38

4.1 Solicitação do tráfego .................................................................................................... 38

4.2 Medida de deflexão com a Viga Benkelman ............................................................... 40

4.3 Medida de deflexão com o FWD .................................................................................. 44

4.4 Correlação entre a Viga Benkelman e o FWD ........................................................... 46

4.5 Determinação da micro e macro-textura .................................................................... 48

6

5 CONCLUSÕES ........................................................................................... 57

5.1 Considerações Finais .................................................................................................... 57

5.2 Sugestões de trabalhos futuros .................................................................................... 58

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 59

7

1 INTRODUÇÃO

Com a evolução dos meios de transporte, a humanidade ganhou mobilidade e ampliou

suas possibilidades de interação. A partir daí, o homem teve que aprimorar a maneira com que

transportava pessoas e mercadorias para atender às necessidades que foram sendo impostas. A

expansão do conhecimento auxiliou na construção de meios de transportes mais rápidos e

seguros para que se chegasse cada vez mais longe. O transporte terrestre, por ser muito

utilizado, tornou-se muito importante para as sociedades, deste modo buscou-se aplicar às

estradas materiais que as tornassem mais resistentes e duráveis.

As estradas foram construídas e pavimentadas para facilitar a passagem dos veículos

com rodas para os mais diversos fins, tais como o transporte de mercadorias e pessoas. No

Brasil, as rodovias são o principal meio de transporte, tal importância foi adquirida pela

priorização que o governo ofereceu a este tipo de transporte em detrimento aos outros. No

entanto, a malha rodoviária brasileira não existe em quantidade suficiente de suprir as

necessidades do país. E grande parte das rodovias que são pavimentadas está danificada pela

falta de manutenção adequada. Além disso, em algumas regiões, apesar de possuírem grande

demanda, as estradas não são pavimentadas e seu estado de conservação é precário,

principalmente nas regiões Norte e Nordeste do país.

O pavimento, segundo Bernucci et al (2006), é uma estrutura de múltiplas camadas de

espessuras finitas, construídas sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e

economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a

propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e

segurança. E, os pavimentos asfálticos são aqueles em que o revestimento é composto por

uma mistura constituída basicamente de agregados e ligantes asfálicos. É formado por quatro

camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito.

Segundo o Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de

Transporte (DNIT), de 2006, a condição estrutural de um pavimento pode ser definida como a

capacidade apresentada pelas camadas de solos e de materiais granulares de resistir às

deformações elásticas e plásticas induzidas pelas cargas de tráfego; e a integridade estrutural

8

das camadas asfálticas e cimentadas, relacionadas ao grau e extensão do fissuramento

existente.

O estado geral de conservação das rodovias brasileiras é precário, principalmente

devido ao elevado trânsito de veículos de carga, que geralmente trafegam com carga superior

a permitida, e à falta de fiscalização não consegue impedir que isso ocorra. Outro fator que

colabora para a degradação dos pavimentos é o clima, em algumas regiões pelo excesso de

chuva, em outras pela seca, e também a grande variação de temperatura que ocorre entre o

verão e o inverno, principalmente na região Sul do país.

O crescimento da frota de veículos no Brasil não é acompanhado pelo aumento da

malha rodoviária, o que se percebe na Figura 1, tornando este meio de transporte insuficiente

e prejudicando a conservação adequada das vias existentes. Apesar de as rodovias

apresentarem grande importância para a economia e o crescimento do país, por ser um meio

muito utilizado para o transporte de mercadorias e de pessoas, os investimentos neste setor

não suprem as necessidades.

Figura 1 – Congestionamento

Fonte: Google Imagens

9

Devido à necessidade de aumentar e melhorar as condições das rodovias surge o dever

da realização de estudos e pesquisas nesta área para se obter uma melhoria no padrão deste

setor. Quando um pavimento supera sua vida útil de projeto e as suas condições de uso não

são mais atendidas, se faz necessário um conjunto de operações destinado a restabelecer o

perfeito funcionamento do pavimento. Assim, seguindo as orientações do Manual de

Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006), deve-se escolher a alternativa de

restauração mais adequada a fim de conferir ao pavimento a capacidade estrutural compatível

ao tráfego projetado.

Após a execução de uma obra de pavimentação, seja ela de implantação ou

restauração, surge a necessidade de acompanhar o seu desempenho ao longo do tempo. O

monitoramento do pavimento é feito através de ensaios estabelecidos pelos órgãos

responsáveis. Isto é essencial para que correções possam ser efetuadas nos próximos projetos.

Deste modo, este trabalho objetiva a realizar o estudo de um monitoramento após a

restauração de um trecho de pavimento asfáltico para a obtenção de dados que possam

colaborar no desenvolvimento das pesquisas em pavimentação.

1.1 Objetivo

1.1.1 Objetivo geral

O objetivo geral da pesquisa é a realização do monitoramento de um trecho de

pavimento asfáltico restaurado através da avaliação das condições funcionais e estruturais do

pavimento.

10

1.1.2 Objetivos específicos

O estudo deste trabalho se propõe a realizar os seguintes objetivos específicos:

- Realizar os ensaios que determinam as condições funcionais e estruturais do

pavimento.

- Realizar a contagem do tráfego do trecho para a determinação da solicitação que o

pavimento encontra-se submetido.

- Analisar os resultados obtidos através dos ensaios por meio da geração de tabelas e

gráficos.

- Realizar a correlação existente entre os ensaios defletométricos com a Viga

Benkelman (VB) e com o Falling Weight Deflectometer (FWD).

1.2 Sistematização

Este trabalho encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo em questão

menciona a introdução ao assunto que será discutido, de forma a situar o presente estudo na

pavimentação e salientar a importância desta pesquisa para melhorar e atender as

necessidades crescentes do país em relação às rodovias pavimentadas.

O segundo capítulo mostra a revisão da literatura a respeito de todos os conceitos e

normas sobre pavimentação asfáltica, restauração, manutenção e monitoramento de

pavimentos de forma a obter embasamentos consistentes para o trabalho a seguir.

O terceiro capítulo descreve a metodologia utilizada no decorrer da pesquisa,

explanando sobre todas as fases do trabalho desde os ensaios realizados no trecho de

pavimento em estudo até a avaliação dos resultados obtidos.

O quarto capítulo apresenta os resultados dos ensaios realizados e os gráficos gerados

ao longo da pesquisa, analisando e comparando os resultados no decorrer do estudo e

discutindo se estes estão no padrão que se é esperado.

11

O quinto e último capítulo expõe as conclusões e considerações finais a respeito da

pesquisa, juntamente com sugestões para a sua continuidade futuramente.

Para encerrar o trabalho são apresentadas as referências bibliográficas que foram

utilizadas para consulta durante o desenvolvimento da pesquisa.

12

2 REVISÃO DA LITERATURA

.

2.1 Pavimentação asfáltica

O pavimento é, segundo definição de Bernucci et al (2006), uma estrutura composta

por camadas de espessuras finitas, construídas sobre a superfície final de terraplenagem, com

a finalidade técnica e econômica de resistir aos esforços devidos do tráfego de veículos e do

clima, e a proporcionar aos usuários boas condições de rolamento, com conforto, economia e

segurança. Para garantir às exigências estabelecidas ao pavimento, este deve permitir que o

deslocamento do veículo seja suave, não causar níveis altos de ruídos, ter uma estrutura capaz

de resistir a frota de veículos e ter uma drenagem eficiente para evitar possíveis derrapagens.

O tipo de pavimento rodoviário mais empregado nas estradas brasileiras é o pavimento

asfáltido, se atribui a este fato a importância de realizar pesquisas e estudos para melhorar o

desempenho na pavimentação asfáltica. De acordo com Bernucci et al (2006), os pavimentos

asfálticos possuem seu revestimento composto por uma mistura constituída de agregados e

ligantes asfálticos, e são formados por quatro camadas principais, separadas em revestimento

asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. As camadas em que é divido o pavimento têm

o objetivo de distribuir as tensões provenientes dos veículos para as camadas inferiores,

diminuindo-as gradativamente e protegendo o subleito.

As camadas do pavimento, apresentadas na Figura 2, possuem funções específicas, de

modo a garantir o desempenho adequado da via. O subleito compreende o terreno original, ou

seja, a estrada após serem concluídas as etapas de corte e aterro, onde serão sobrepostas as

demais camadas do pavimento. Em pavimentos muito espessos, o reforço do subleito é

executado para diminuir a espessura da sub-base. A sub-base é a camada corretiva do subleito

ou complementar à base. A base possui o objetivo de resistir aos esforços, e em conseqüência

disso aliviar as tensões no revestimento e distribuí-las às camadas inferiores. O revestimento

asfáltico, por ser a camada superior do pavimento, destina-se a sofrer diretamente as

solicitações do tráfego e transmitir as tensões de maneira moderada às demais camadas

inferiores; por ter contato direto com os veículos deve atender as condições de conforto e

segurança.

13

Figura 2 – Esquema de seção transversal do pavimento

Fonte: Manual de Pavimentação do DNIT (2006)

Para atender aos requisitos do projeto, a estrutura do pavimento deve ser composta por

camadas que suportem e distribuam as solicitações que a elas forem impostas, de modo a

garantir o desempenho esperado no período de tempo designado. Todas as camadas, citadas

anteriormente, têm sua grande importância estrutural, no entanto, dependendo do tráfego,

algumas delas podem ser desconsideradas.

De acordo com a Confederação Nacional do Transporte (CNT), de 2013, um dos

problemas existentes no Brasil, com relação à estrutura dos pavimentos asfálticos, deve-se ao

não atendimento das exigências técnicas, no que se refere à capacidade de suporte das

camadas do pavimento e na qualidade dos materiais empregados. As falhas construtivas

colaboram para um processo de deformação mais acelerado, resultando em maiores custos

com a restauração desses pavimentos.

O Manual de Gerência de Pavimentos do DNIT (2011) considera que o pavimento

deve ser projetado para durar determinado período de tempo. Durante cada ciclo de vida, o

pavimento começa com uma condição ótima até atingir uma condição ruim. O decréscimo do

índice de serventia do pavimento ao passar do tempo é o que caracteriza a sua degradação.

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2.2 Restauração de pavimentos asfálticos

O pavimento, segundo recomendações da CNT (2013), deve conter características que

atendam à segurança, economia e ao conforto dos usuários. As condições da superfície do

pavimento são fatores que podem gerar riscos de acidentes aos veículos, caso não estejam

adequadas ao uso. Devido a isso, quando o pavimento atinge um grau de degradação que

torna seu desempenho inadequado, é necessário realizar atividades de restauração para

melhorar a sua estrutura e funcionalidade.

A restauração de um pavimento, definida por Gonçalves (1999), é o processo de se

restabelecer as condições funcionais por meio de ações que sejam técnica e economicamente

adequadas, isso considera que a durabilidade e o desempenho da solução aplicada atendam os

requisitos mínimos, além de propiciarem o retorno do investimento esperado.

Os principais interessados com o estado de conservação da superfície dos pavimentos

são os usuários, que percebem os defeitos e irregularidades da pista, pois isso afeta o seu

conforto e também prejudica o veículo. Essas conseqüências geram em maiores custos no

transporte, devido a gastos maiores na manutenção dos veículos. Portanto, manter as vias em

bom estado, através de medidas restauradoras, colabora no desenvolvimento do setor de

transporte.

Segundo Bernucci et al (2006), para definir uma alternativa de restauração

fundamental que aja um estudo das condições do pavimento existente. Este estudo é composto

por uma avaliação funcional e uma avaliação estrutural. As avaliações geram dados

importantes para a análise das condições do pavimento e contribuem para a escolha da melhor

alternativa de restauração. Portanto, para se corrigir um defeito, é necessário se conhecer as

causas que estão levando ao seu aparecimento.

São inúmeras as causas que geram a degradação dos pavimentos asfálticos, uma delas

é o tráfego de veículos de carga, uma vez que as deformações causadas no pavimento por

esses veículos são grandes. Outro fator que contribui para a deterioração do pavimento é o

clima, pois a água da chuva pode provocar a queda da capacidade de suporte, e a estrutura ao

ser solicitada sofre maiores deslocamentos, causando danos ao pavimento. Se o pavimento

contiver defeitos como trincas em sua superfície, a água pode infiltrar para a estrutura,

agravando o problema. A temperatura também colabora para a aceleração da degradação do

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pavimento, quando há temperaturas elevadas o revestimento asfáltico sofre maiores

deformações, e quando as temperaturas são baixas podem ocorrer trincamentos por retração.

O Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006) considera que a

escolha da provável medida de restauração deve levar em conta o tipo, a intensidade e a

severidade dos defeitos existentes na superfície do pavimento. A restauração é considerada

mais como uma arte do que uma ciência, embora existam alguns métodos para reforço de

pavimentos que possuem equações e modelos para calcular as espessuras de recapeamento

que devem ser utilizadas em projetos de restauração. Para isso, é necessário seguir uma série

de procedimentos analíticos e critérios de engenharia para encontrar a medida mais adequada

de restauração.

Bernucci et al (2006) cita algumas medidas de restauração de pavimentos asfálticos

que podem ser tomadas dependendo dos tipos de problemas existentes no pavimento. Quando

são encontrados apenas defeitos funcionais superficiais, sem a existência de problemas

estruturais, podem ser empregados geralmente os tipos de revestimentos citados a seguir, e

estes poderão ou não ser antecedidos por uma remoção através de fresagem de parte do

revestimento antigo. São eles: lama asfáltica (selagem de trincas e rejuvenescimento);

tratamento superficial simples ou duplo (selagem de trincas e restauração da aderência

superficial); microrrevestimento asfáltico a frio ou a quente (selagem de trincas e restauração

da aderência superficial quando existe condição de ação abrasiva acentuada do tráfego);

concreto asfáltico (quando o defeito funcional principal é a irregularidade elevada); e mistura

do tipo camada porosa de atrito ou misturas descontínuas (para melhorar a condição de atrito

e o escoamento de água superficial).

Quando o pavimento asfáltico estiver comprometido estruturalmente ou se perceba

um aumento considerável, além do esperado, de tráfego, as opções de restauração ou reforço,

segundo Bernucci et al (2006), são aquelas que restabelecem ou aumentem a capacidade

estrutural do pavimento através de implemento de novas camadas à estrutura e/ou o

tratamento das camadas existentes. Os tipos de revestimentos geralmente empregados nesses

casos são o concreto asfáltico, como camada de rolamento para resistir às deformações, as

misturas descontínuas e o pré-misturado a quente. A remoção por fresagem da camada antiga

é recomendada quando há possibilidade de propagação de trincas existentes no revestimento

antigo para a nova camada, retardando a sua ocorrência. A reflexão de trincas é um fator que

deve ser considerado no projeto de restauração em pavimentos com problemas estruturais,

devendo-se tomar medidas que minimizem os seus efeitos.

16

De acordo com o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006), a

recuperação do pavimento asfáltico através de sua restauração é um processo que deve ser

aplicado quando um pavimento estiver apresentando falhas nos seus índices de desempenho.

Essa restauração deve ser executada com base em um projeto elaborado conforme as

“Diretrizes Básicas, para Elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários”, no qual será

definida a solução adequada considerando-se as condições do pavimento existente e os

parâmetros esperados para atender o tráfego atual do pavimento.

O Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006) também cita as

principais etapas no processo de restauração. Sendo a primeira fase desse processo a definição

do problema, onde devem ser coletadas informações sobre a condição do pavimento para

compreender de maneira correta o problema. A segunda fase é a identificação das soluções

para o problema, e a escolha das soluções que melhor atendam as condições do projeto e

sejam as mais viáveis economicamente. As alternativas escolhidas devem ser estudadas e pré-

dimensionadas para que se possa estimar o custo de cada uma. A terceira fase é a escolha da

solução mais adequada, esse processo requer um julgamento técnico de engenharia, pois não

há um método exato para a seleção da melhor alternativa. Após a escolha do método de

restauração são feitos os planos detalhados de projeto, especificações e orçamentos. A última

fase indica a necessidade do acompanhamento do desempenho do pavimento, isto é essencial

para que nos futuros projetos as deficiências sejam corrigidas.

Segundo Gonçalves (1999), existe um momento crítico de degradação de um

pavimento que, se não forem tomadas medidas reparatórias adequadas, poderá ocorrer a perda

total do patrimônio que é representado pelo pavimento. Se isso ocorrer, não se tornam mais

viáveis economicamente o aproveitamento da estrutura existente e sua recuperação por meio

de processos convencionais de restauração, sendo necessário reconstruir o pavimento

completamente. Esta é a pior situação que pode ocorrer, portanto manter as condições das vias

pavimentadas através de medidas reparatórias significa uma economia em termos de custo

total no setor de transporte.

17

2.3 Conservação de pavimentos asfálticos

A manutenção de uma estrutura de pavimento asfáltico deve iniciar no momento de

sua implantação e abertura ao tráfego, e cabe ao órgão responsável por sua gestão identificar e

efetuar as atividades necessárias para que o tráfego flua de forma segura, rápida, confortável e

econômica. As práticas de conservação em pavimentos são importantíssimas e visam manter

as condições adequadas da via, conforme as considerações de Gonçalves (1999).

Os defeitos e as irregularidades na superfície do pavimento impactam diretamente nos

custos operacionais de transporte, pois aumentam os gastos de manutenção dos veículos, o

consumo de combustível e o tempo de viagem. No entanto, de acordo com Gonçalves (1999),

os administradores de redes pavimentadas ainda encontram dificuldades referentes ao

planejamento, programação e identificação das estratégias de manutenção possíveis de serem

implementadas durante o ciclo de vida dos pavimentos. Portanto, é fundamental a existência

de um planejamento adequado de manutenção, que assegure a capacidade do pavimento e seja

compatível com as restrições orçamentárias existentes.

As estruturas dos pavimentos, segundo o que considera o Manual de Restauração de

Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006), durariam para sempre, se mantidas as condições em

que foram construídas. Porém, na prática isso não ocorre, pois a conservação ajuda apenas a

rodovia a desempenhar o seu papel, de maneira satisfatória, no período de tempo para o qual

foi projetada. A conservação é uma medida que deve ser constante e não ser considerada

como um recurso temporário, isso evita a necessidade de uma restauração onerosa. Nesse

contexto, a conservação das rodovias tem por finalidades prolongar a vida útil das rodovias,

reduzir o custo de operação dos veículos, permitir que as vias se mantenham abertas ao

tráfego e propiciar a segurança aos serviços de transporte. A primeira finalidade citada esta

mais relacionada aos interesses dos órgãos rodoviários, a segunda tem maior importância para

os usuários e a terceira interessa aos habitantes da região atendida pela rodovia.

A definição de conservação de pavimentos, dada pelo Manual de Restauração de

Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006), consiste em um conjunto de serviços destinados à

preservação do pavimento para manter as condições originais de sua construção ou de sua

restauração. As intervenções de conservação utilizadas visam manter as condições funcionais

e estruturais do pavimento a fim de protegê-lo contra a sua degradação.

18

Bernucci et al (2006) considera que a manutenção de um pavimento asfáltico não deve

ser realizada somente com a finalidade de efetuar correções quando o pavimento encontra-se

no seu limite de aceitabilidade, e aconselha que é necessário um plano estratégico de

intervenções periódicas, envolvendo atividades preventivas que garantam o retardamento da

degradação do pavimento. Os serviços periódicos de conservação devem ser realizados em

locais específicos e envolver técnicas reparadoras que compreendem atividades que devem se

repetir em intervalos de tempo variáveis segundo o clima, o tipo de terreno, o tráfego, a

qualidade inicial da construção e o tipo de revestimento.

A ausência de serviços de conservação adequada implica em elevados custos com a

restauração dos pavimentos e requerem soluções técnicas robustas e onerosas para reverterem

a qualidade das rodovias. Os graves problemas existentes nos pavimentos, devido à má

conservação, prejudicam o desenvolvimento das rodovias e, consequentemente, o meio de

transporte do país, tornando insuficiente a infraestrutura neste setor. A má condição do

revestimento dos pavimentos também é um fator que ocasiona a dificuldade em manter a

trajetória dos veículos, aumentando o risco da ocorrência de acidentes.

Um estudo realizado pela CNT em 2013, que avaliou 96.714 km de rodovias

brasileiras, verificou que 43,0%, ou seja, 41.612 km da extensão pesquisada apresentam a

condição da superfície de pavimento desgastada. Isso significa que existe uma deficiência

muito grande em relação ao controle de conservação dos pavimentos e uma necessidade de

que medidas sejam tomadas para reverter esta situação e melhorar a infraestrutura no setor de

transporte rodoviário no país.

Para Gonçalves (1999), o que prejudica a manutenção dos pavimentos no Brasil é a

existência de uma grande distância entre os responsáveis técnicos pelo processo e os

administradores das verbas públicas. Esse fato resulta em um acréscimo nas dificuldades de

entendimento de que a conservação dos pavimentos não significa apenas custos, mas que

podem ser muito rentáveis à sociedade, pois significa a preservação de um patrimônio

publico. Portanto, é necessário mostrar aos responsáveis e à sociedade a importância da

manutenção dos pavimentos, e também as conseqüências adversas da não realização da

mesma.

19

2.4 Monitoramento de pavimentos asfálticos

Conforme indica Gonçalves (1999), a elaboração de um diagnóstico sobre as

condições funcionais e estruturais em que se encontra um determinado pavimento asfáltico

envolve o estudo dos agentes de degradação que atuam na estrutura ao longo do tempo. Para a

obtenção de um diagnóstico eficiente devem-se considerar todas as informações coletadas e

os resultados das avaliações realizadas no pavimento, de modo a realizar a comparação dos

dados encontrados e verificar o desempenho que o pavimento vem apresentando. O

diagnóstico completo deve incluir modelos de desempenho, de um determinado pavimento, a

fim de se obter estimativas quanto a sua degradação e permitir que o dimensionamento de sua

possível restauração seja mais confiável.

A avaliação das condições dos pavimentos em trechos monitorados visa à obtenção de

dados, informações e parâmetros que permitam o conhecimento dos problemas e a verificação

da degradação que o pavimento vem apresentando no decorrer do tempo. O monitoramento de

pavimentos torna possível a estimativa de tempo restante que a estrutura apresenta e também

detecta as suas necessidades de manutenção.

2.4.1 Avaliação funcional de pavimentos asfalticos

A avaliação funcional do pavimento asfáltico esta relacionada à observação de sua

superfície, de modo a verificar como o estado em que ela se encontra influencia no conforto

ao rolamento, na segurança e na economia das viagens dos usuários. Segundo Bernucci et al

(2006), os levantamentos que devem ser realizados para avaliar as condições superficiais de

um pavimento compreendem a análise de defeitos, irregularidades e textura da superfície do

revestimento asfáltico. Uma propriedade fundamental do pavimento, no que se refere à

segurança, é a capacidade que ele apresenta de proporcionar uma aderência adequada entre os

pneus do veículo e sua superfície, principalmente quando a pista esta molhada.

Bernucci et al (2006) cita a micro-textura e a macro-textura como sendo os aspectos

principais, que devem ser avaliados, para a obtenção dos índices de textura da superfície de

20

um revestimento asfáltico. A micro-textura depende da superfície e aspereza dos agregados e

é uma característica importante para o rompimento da película de água, o que promove o

melhor contato pneu-pavimento. O equipamento utilizado para avaliar a micro-textura é o

Pêndulo Britânico, ele determina o grau de escorregamento, ou grau de aderência, presente na

superfície do pavimento. A macro-textura depende da rugosidade formada pelo conjunto

agregados e mastique e é uma característica da superfície quanto a sua capacidade de drenar a

água confinada entre o pneu e o pavimento. O ensaio da Mancha de Areia é o utilizado para

avaliar a macro-textura, ele quantifica a densidade, ou seja, a distância média entre os

agregados presentes na superfície do pavimento. Na Figura 3 estão esquematizadas as micro e

macro-textura.

Figura 3 – Micro e macro-textura na superfície de um revestimento asfáltico

Fonte: Bernucci et al (2006)

2.4.2 Avaliação estrutural de pavimentos asfálticos

A avaliação estrutural, segundo Bernucci et al (2006), de um pavimento asfáltico está

ligada ao conceito de capacidade de carga dimensionada no projeto. A repetição das cargas

gera defeitos estruturais que estão associados às deformações elásticas e plásticas. As

deformações elásticas são avaliadas por equipamentos defletométricos, que medem

deslocamentos verticais, deflexões, do pavimento. Estas deformações são responsáveis pelo

surgimento dos trincamentos ao longo do tempo de serviço do pavimento e podem levar à

fadiga do revestimento. Já as deformações plásticas são acumulativas durante o tempo de

21

serviço do pavimento e resultam em defeitos do tipo afundamentos localizado ou nas trilhas

de roda.

O principal parâmetro a ser considerado em uma avaliação estrutural de um pavimento

asfáltico, de acordo com Bernucci et al (2006), é a medida de deflexão, pois por meio dela é

possível verificar a condição da estrutura de suportar cargas. Além disso, a medida de

deflexão permite que se possa acompanhar, de forma adequada, a variação da capacidade de

carga do pavimento no decorrer do tempo e, desta maneira, é possível prever se a estrutura irá

suportar as solicitações do tráfego durante o período de tempo para o qual ela foi projetada. O

pavimento está constantemente sendo solicitado pelo tráfego e é este fato que geram as

deformações elásticas, resultado de uma flexão alternada do revestimento, e as deformações

permanentes, que defeitos que interferem nas condições de conforto e segurança dos usuários.

O Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006) considera que a

deflexão de um pavimento representa uma resposta de todas as camadas que compõem a

estrutura à aplicação de um carregamento, como se pode observar na Figura 4. No momento

em que uma carga é aplicada em um ponto da superfície do pavimento, todas as camadas

fletem devido às tensões e deformações geradas pelo carregamento. O valor da deflexão

normalmente diminui em cada camada de acordo com a profundidade e o distanciamento do

ponto de aplicação da carga, ele depende também do módulo de elasticidade das camadas. Os

pavimentos com melhores condições estruturais têm valores de deflexões mais baixos em

relação aos pavimentos mais debilitados estruturalmente. Essa diferença indica que

pavimentos com resultados de deflexões menores suportam maior número de solicitações de

tráfego.

Os equipamentos que são utilizados em avaliações estruturais, descritos por Bernucci

et al (2006), podem ser divididos em três tipos, são eles: carregamento quase-estático (Viga

Benkelman); carregamento vibratório (dynaflect); e carregamento por impacto (Falling

Weight Deflectometer – FWD). Existem diferenças significativas entre os valores numéricos

obtidos por esses tipos de equipamentos, mas é possível fazer uma comparação entre os

resultados destes equipamentos, através de levantamentos de vários pontos. Os equipamentos

mais utilizados no país para medir deflexões em pavimentos são a Viga Benkelman e o FWD

(Falling Weight Deflectometer).

22

Figura 4 – Diferentes formas de bacia deflectométrica indicam diferentes capacidades de

carga para a mesma deflexão máxima


2.4.3 Avaliação das solicitações do tráfego em pavimentos asfálticos

A determinação do tráfego incidente na rodovia é um dos fatores mais relevantes para

o dimensionamento de um pavimento e para avaliar se as condições da via estão atendendo o

estabelecido no projeto. Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do

DNIT (2006), a avaliação das solicitações, através da determinação do tráfego, é necessária

para definir as condições, de forma precisa, em que um pavimento asfáltico se encontra. Os

parâmetros que devem ser determinados em relação ao tráfego são a projeção do VMD

(Volume Médio Diário), o carregamento da frota e o cálculo do número N (equivalente de

operações do eixo padrão). A determinação do volume de tráfego deve considerar contagens

volumétricas classificatórias no trecho em análise e a projeção do tráfego futuro terá como

base de cálculo taxas de crescimento da frota de veículos.

23

2.4.4 Importância do monitoramento em pavimentos

Um estudo realizado pela CNT, em 2013, avaliou uma extensão de 96.714 quilômetros

de rodovias em todo o país, sendo que em 61.712 quilômetros, 63,8%, delas foram

identificados problemas no pavimento, na sinalização ou na geometria da via. Este resultado

mostra a necessidade de uma intervenção para que seja possível melhorar a situação existente

das rodovias, pois elas compreendem a principal infraestrutura de transporte disponível no

país. Devida à importância que o transporte rodoviário exerce na movimentação e geração da

economia brasileira, é fundamental efetuar medidas que vise à ampliação, à manutenção e o

monitoramento dos pavimentos. Neste contexto, os estudos relacionados ao acompanhamento

de um pavimento, através de instrumentos que permitam o monitoramento das condições de

sua estrutura, colaboram no desenvolvimento de métodos de dimensionamento mais

eficientes.

24

3 METODOLOGIA

3.1 Planejamento da pesquisa

Este trabalho foi desenvolvido através de três etapas:

- Primeiramente foi determinado o trecho de pavimento asfáltico, o qual seria avaliado

e monitorado por meio de procedimentos referentes à pesquisa.

- Em seguida, iniciou-se a etapa de coleta de dados, onde foram realizados os ensaios

necessários no trecho. Houve a determinação do tráfego, através da contagem de veículos, a

medição da deflexão do pavimento, por ensaios com a viga Benkelman e com o FWD, e

também a determinação da micro e macro-textura do revestimento asfáltico, através dos

ensaios com o Pêndulo Britânico e Mancha de Areia, respectivamente.

- Para finalizar, os dados obtidos nos ensaios foram analisados e comparados, através

das tabelas e gráficos, apresentados posteriormente neste trabalho.

Todos os procedimentos foram efetuados seguindo-se as especificações do

Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), e os ensaios foram

realizados no trecho de pavimento asfáltico especificado, em seguida, neste trabalho.

3.2 Informações sobre o trecho de pavimento asfáltico

O trecho de pavimento asfáltico utilizado para a realização desta pesquisa pertence à

Avenida Roraima, que fica localizada no bairro Camobi na cidade de Santa Maria no estado

do Rio Grande do Sul (Figura 5).

25

Figura 5 – Localização de Santa Maria no Rio Grande do Sul

Fonte: Wikipédia (2014)

O trecho compreende uma distância de 240 metros e fica localizado entre a BR-287 e

a RS-509 (Figura 6), no sentido que vai da BR para a RS. A rodovia utilizada para este estudo

foi recuperada através de um processo de restauração e o seu monitoramento para esta

pesquisa iniciou em janeiro de 2013, logo após a sua recuperação. O trecho analisado é

constituído de duas faixas de rolamento em um único sentido. Para a realização dos ensaios, o

trecho foi dividido em 12 pontos distanciados de 20 metros, sendo que estes pontos foram

subdivididos ao meio.

Figura 6 – Imagem aérea do trecho monitorado da Avenida Roraima

Fonte: Google Maps (2014)

26

3.3 Solicitação do tráfego

Para a realização da avaliação de um pavimento é necessário determinar a solicitação

do tráfego através da determinação do número N, equivalente de aplicações do eixo padrão.

Para a coleta de dados utilizados para este levantamento seguiu-se as orientações do Manual

de Estudos de Tráfego do DNIT, no qual foi realizada a contagem de veículos no trecho

analisado.

O Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006) considera que a avaliação da

solicitação que o pavimento está submetido pelo tráfego é fundamental para o diagnóstico das

condições nele existente. Para a determinação do número N, componente essencial no

processo de dimensionamento de pavimentos, se faz necessário que sejam definidos alguns

elementos relativos ao tráfego, compreendidos pelo Volume Médio Diário (VMD),

classificação da frota e carregamento dos veículos.

A primeira tarefa realizada, nesta etapa da pesquisa, foi a contagem de veículos que

trafegavam no trecho em determinados períodos de tempo. A determinação do volume de

tráfego é utilizada para se determinar o VMD. O procedimento de contagem usado foi através

de contadores manuais, no qual os veículos foram divididos de acordo com o seu tipo e

configuração de eixos, conforme demonstrado na Figura 7.

Segundo recomendações do Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006), deve-se

fazer uma classificação da frota, pois existem diversos tipos de veículos rodoviários e seus

efeitos sobre o pavimento atuam de maneira e intensidade distintas, principalmente os

veículos de carga.

Após a obtenção do volume de tráfego, através da contagem de veículos que passaram

pelo trecho durante um determinado período de tempo, calculou-se o Volume Médio Diário

(VMD) da rodovia em estudo. O VMD compreende o número médio de veículos que percorre

uma seção de uma rodovia em um dia.

27

Figura 7 – Tipos de veículos

Cada tipo de veículo possui uma configuração diferente de eixos, os quais são

classificados em Eixo Simples Roda Simples (ESRS), Eixo Simples Roda Dupla (ESRD),

Eixo Tandem Duplo (ETD) e Eixo Tandem Triplo (ETT). Devido a esse fato, deve-se calcular

o Fator de Veículo (FV), que representa um número equivalente de operações de um eixo

considerado padrão, que é representado por um ESRD submetido à carga de 80kN. Para a

determinação do valor do FV, primeiramente é necessário calcular o Fator de Equivalência de

Carga (FEC) para cada tipo de eixo. Para a obtenção dos valores de FEC foram utilizadas as

equações demonstradas na Figura 8, obtidas no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT. O

FV é obtido através do somatório dos FEC de cada eixo multiplicados pela sua porcentagem

28

em relação ao número total de veículos amostrados. Para os valores de carga foi considerado

que os eixos estavam carregados com a carga (P) máxima permitida.

Figura 8 – Fatores de Equivalência de Carga da AASHTO

Fonte: Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006)

Outros fatores que devem ser considerados para o cálculo do N são o Fator de sentido

(Fs), que representa a porcentagem de veículos que trafegam em um sentido, o Fator de frota

(Ff), que representa a porcentagem de veículos comerciais, o Fator de distribuição (Fd), que

representa a porcentagem de veículos comerciais que trafegam na faixa mais carregada,

geralmente a direita, e o Fator climático regional (Fr), que considera a variação da umidade

durante o ano.

Após a determinação de todos os parâmetros necessários, foi possível calcular o N

através da Equação 1.

(Equação 1)

29

3.4 Medida de deflexão com a Viga Benkelman

O levantamento de deflexões com a Viga Benkelman (VB) é padronizado pela Norma

DNER-ME 024/94 (Pavimento – determinação das deflexões pela Viga Benkelman).

Para a realização deste ensaio são necessários alguns equipamentos, sendo eles uma

Viga Benkelman, um caminhão com 8,2 toneladas de carga distribuída em um eixo traseiro

simples de rodas duplas, uma régua de madeira com 3 metros de comprimento graduada em

centímetros e um termômetro para anotar a temperatura do pavimento no ponto onde está

sendo medida a deflexão. A VB, demonstrada na Figura 9, é constituída de uma extremidade

de braço maior, que contém a ponta de prova, e de uma extremidade de braço menor, onde

existe um extensômetro, no qual são feitas as leituras. Entre os comprimentos dos braços

existe uma relação conhecida com a/b, sendo que esta é de 2,014 para a viga que foi utilizada

nesta pesquisa. Outro fator considerado pela norma é a calibragem dos pneus do caminhão,

que deve ser de 80 psi (0,55 MPa).

Figura 9 – Esquema da Viga Benkelman

Fonte: Norma DNER-ME 024/94

30

A execução do ensaio consiste, primeiramente, em posicionar os equipamentos, sendo

que o caminhão deve ser colocado de modo que a roda traseira dupla esteja sobre o ponto

demarcado na trilha externa da faixa, a VB deve ter a sua ponta de prova colocada no meio da

roda dupla traseira do caminhão, de acordo com o esquema da Figura 10, a régua deve ser

posta ao lado do caminhão, o qual deve apresentar uma referência para marcar o seu

deslocamento.

Figura 10 – Esquema do sistema de referência na Viga e no caminhão


Após o posicionamento dos equipamentos, o extensômetro é ligado e podem-se iniciar

as leituras. A primeira leitura pode ser feita quando o extensômetro tiver uma variação menor

que 0,01. Depois de anotar a leitura inicial (L0), pode-se deslocar o caminhão, lentamente, até

que ele atinja o deslocamento esperado e, com o caminhão parado, é feita a leitura

31

intermediária (L1). Para anotar as demais leituras intermediárias deve-se proceder da mesma

maneira. Quando terminadas todas as leituras intermediarias, o caminhão deve ser deslocado a

uma distância mínima de 10 metros para poder ser feita a leitura final (Lf).

O resultado é obtido através do calculo da deflexão (D0) do pavimento nos pontos

correspondentes aos diversos deslocamentos, pela Equação 2.

(Equação 2)


Os valores de deflexão obtidos pela Equação 2 devem ser corrigidos para uma mesma

temperatura padrão correspondente a 25°C, por meio da Equação 3, onde D0(25) é a deflexão

corrigida, D0(t) é a deflexão obtida pela Equação 2 e t é a temperatura do pavimento no

momento de realização do ensaio.

(Equação 3)

3.5 Medida de deflexão com o FWD

O levantamento de deflexões com o FWD é padronizado pela Norma DNER-PRO

273/96 (Determinação de deflexões utilizando deflectômetro de impacto tipo “Falling Weight

Deflectometer (FWD)”).

Os equipamentos necessários para a realização deste ensaio são um veículo, que abriga

o sistema de controle hidráulico, de dados e geração de energia; um equipamento FWD,

instalado em um reboque tracionado pelo veículo, com a placa de carga e barra de sensores; e

32

um sistema para aquisição de dados, constituído de cédula de carga, sensores, termômetros e

odômetro de precisão. Na Figura 11 está esquematizado o equipamento FWD.

Figura 11 – Esquema de medidas com o FWD


Antes da realização do procedimento, deve-se ajustar e calibrar os aparelhos de modo

a efetuar o posicionamento correto dos sensores e verificar se a carga, que será aplicada ao

pavimento, está de acordo com a desejada.

A realização do ensaio consiste em programar o sistema através do ajustamento das

unidades a serem utilizadas, do número de cargas aplicadas em cada ponto e as suas

respectivas alturas de queda. Posteriormente, localizar os pontos para as medidas das

deflexões e efetuar as seguintes etapas, que consistem em soltar as travas de transporte, ligar

33

todo o sistema, abrir o arquivo do computador para armazenar os dados, executar as

operações de medidas na superfície do pavimento, fechar o arquivo do computador utilizado

para armazenar os dados, desligar todo o sistema e acionar as travas de transporte.

Os dados de deflexão e carga aplicada de cada ponto são computados e gerados em

formato padrão e salvos em arquivo de banco de dados com o formato definido pelo usuário.

Além da deflexão e carga aplicada (C), também é coletada e gerada pelo sistema a

temperatura do pavimento no momento da medida da deflexão. As definições da temperatura

do pavimento e da carga aplicada são importantes para efetuar as devidas correções dos

valores deflectométricos. A correção da temperatura é feita pela Equação 3 e a correção da

carga pela Equação 4, onde D0(4000) é a deflexão corrigida e D0(C) a deflexão gerada pelo

equipamento.

(Equação 4)

3.6 Determinação da micro-textura com o Pêndulo Britânico

No trecho de pavimento analisado, foi realizada a avaliação da micro-textura, que

depende da aspereza do agregado, do revestimento empregando-se o equipamento

denominado de Pêndulo Britânico, mostrado na Figura 12. Para a realização deste ensaio

seguiu-se as recomendações do Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT

(2006).

34

Figura 12 – Pêndulo Britânico

Fonte: Matest (2014)

O Pêndulo Britânico determina, por uma medida escalar, o grau de aderência entre o

pneu e o pavimento. Este equipamento é constituído de um pêndulo que possui em sua

extremidade uma placa de borracha que simula um pneumático. O procedimento para realizar

este ensaio é bastante simples, e consiste em liberar o pêndulo em queda livre, de modo que a

placa de borracha friccione a superfície do pavimento, que deve estar molhada, por uma área

previamente determinada.

O valor apresentado no mostrador do equipamento corresponde ao Valor de

Resistência à Derrapagem (VRD), este parâmetro considera um pneumático padrão

derrapando sobre um pavimento a 48 km/h. Os valores limites de VRD são demonstrados na

Figura 13.

35

Figura 13 – Classes de resistência à derrapagem pelo método do Pêndulo Britânico

Fonte: Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006)

3.7 Determinação da macro-textura pelo método da Mancha de Areia

A avaliação da macro-textura caracteriza a superfície do pavimento quanto a sua

capacidade de drenar a água confinada entre o pneu e o pavimento e pode ser determinada

pelo ensaio de Mancha de Areia. Para a realização deste ensaio seguiu-se as recomendações

do Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006).

O equipamento para realizar este ensaio é constituído de um recipiente de volume

conhecido preenchido com uma areia padronizada, um dispositivo próprio para espalhar a

areia e uma régua graduada para medir os diâmetros da mancha de areia em várias direções.

O ensaio é realizado de maneira simples e consiste em despejar a areia contida no

recipiente sobre a superfície do pavimento, que deve estar seca e limpa. Após, a areia é

espalhada com movimentos circulares e uniformes com o auxilio do equipamento próprio

para isso, obtendo-se uma área final circular, conforme apresentado na Figura 14.

36

Figura 14 – Ensaio de Mancha de Areia

Para encerrar, devem-se medir quatro diâmetros do circulo formado em diferentes

direções e determinar o diâmetro médio (DM) pela média das quatro medições. O resultado

final é expresso em altura média de areia (HS), de acordo com a Equação 5.

(Equação 5)

Os limites de macro-textura, definidos em função do HS, estão apresentados na Figura

15.

37

Figura 15 – Avaliação da macro-textura pelo método da altura de areia


38

4 RESULTADOS

4.1 Solicitação do tráfego

Para avaliar a solicitação do tráfego e determinar o valor do número N do trecho

estudado, foi realizada uma contagem volumétrica de veículos e determinado o valor do

VMD. Nesta contagem, que foi realizada em dezembro de 2013, os veículos foram divididos

pelo seu tipo como veículos de passeio e comerciais, sendo que os veículos comerciais foram

separados pela sua configuração de eixos, também foi feita a separação da contagem pelas

faixas de rolamento como direita e esquerda. A contagem de veículos resultou em um VMD

igual a 6.685 veículos.

Com os dados obtidos pela contagem foi possível determinar a quantidade de cada tipo

de eixo dos veículos comerciais e calcular o FEC, por meio das equações da Figura 8, e a

porcentagem (Pi) de cada tipo de eixo em relação ao número total de veículos comerciais,

como demonstrados na Tabela 1.

Tabela 1 – Cálculo do FEC

Eixo Carga (t) Quantidade Pi FEC Pi x FEC

ESRS 6,0 537 1,0000 0,3273 0,3273

ESRD 10,5 484 0,9019 2,9562 2,6661

ETD 18,0 58 0,1081 2,0809 0,2249

ETT 25,5 10 0,0180 1,5599 0,0281

Através do somatório dos resultados da multiplicação entre Pi e FEC de cada eixo,

determinou-se um FV igual a 3,2464. Os valores dos outros parâmetros necessários para o

calculo de N encontram-se na Tabela 2.

39

Tabela 2 – Parâmetros para o calculo do N

Parâmetro Valor

Ff 0,0803

Fs 1,0000

Fd 0,8895

Fr 1,0000

Aplicando-se a Equação 1 foi determinado um valor de N igual a 5,66E+05 para o

período de um ano, considerando-se o tempo de realização da pesquisa.

Com a determinação do N foi gerado o gráfico Tempo (meses) x N, apresentado na

Figura 16, no qual se pode observar o valor de N em determinado tempo de vida do

pavimento durante o período desta pesquisa.

Figura 16 – Relação Tempo (meses) versus N

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 4,0E+05 5,0E+05 6,0E+05

Tem

po

(m

eses

)

N

40

4.2 Medida de deflexão com a Viga Benkelman

Foram realizados três levantamentos deflectométricos com a Viga Benkelman no

trecho de pavimento desta pesquisa, sendo que eles ocorreram nos períodos de um mês, seis

meses e doze meses após a realização de uma restauração no revestimento do pavimento. O

primeiro levantamento ocorreu em janeiro de 2013, o segundo em junho de 2013 e o terceiro

em dezembro de 2013. As medidas de deflexão foram feitas nas duas faixas de rolamento,

faixa direira (FD) e faixa esquerda (FE), intercalando-se os pontos de prova a uma distância

de 10 metros entre as faixas direita e esquerda.

Após a realização do ensaio e coleta dos dados, foram calculadas as deflexões em cada

ponto de prova por meio da Equação 2 e estes resultados foram corrigidos para uma mesma

temperatura padrão de 25°C do revestimento conforme citado no item 3.4, através da Equação

3. Os valores e resultados deste ensaio estão demonstrados nas Tabelas 3, 4, 5, 6 e 7.

Tabela 3 – Ensaio com a VB no mês 1 na FD

Ponto da pista Temperatura da pista L0 Lf D0 D0 (25)

(°C) (mm) (mm) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0 - - - - -

E1 25 0,00 -0,47 95 95

E2 30 -0,01 -0,46 91 89

E3 36 -0,01 -0,33 64 61

E4 36 -0,01 -0,43 85 80

E5 - - - - -

E6 38 0,00 -0,45 91 86

E7 38 0,00 -0,56 113 106

E8 41 -0,01 -0,64 127 118

E9 40 0,00 -0,35 70 66

E10 41 -0,01 -0,33 64 60

E11 - - - - -

E12 - - - - -

41



(°C) (mm) (mm) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0 20 -0,01 -0,50 99 101

E1 31 0,00 -0,52 105 102

E2 32 0,00 -0,51 103 99

E3 21 -0,01 -0,45 89 90

E4 20 0,02 -0,46 97 99

E5 26 0,01 -0,46 95 94

E6 27 0,01 -0,44 91 90

E7 26 -0,01 -0,55 109 108

E8 25 -0,01 -0,49 97 97

E9 20 0,00 -0,31 62 64

E10 27 -0,01 -0,51 101 100

E11 26 0,00 -0,44 89 88

E12 24 0,00 -0,16 32 33

Tabela 5 – Ensaio com a VB no mês 6 na FE

Ponto da Pista Temperatura da pista L0 Lf D0 D0 (25)

(°C) (mm) (mm) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0+10 25 0,00 -0,33 66 66

E1+10 26 0,00 -0,31 62 61

E2+10 25 -0,01 -0,29 56 56

E3+10 23 0,00 -0,31 62 63

E4+10 23 -0,01 -0,34 66 67

E5+10 22 0,00 -0,34 68 69

E6+10 20 0,00 -0,19 38 39

E7+10 26 0,00 -0,12 24 23

E8+10 20 0,00 -0,21 42 43

E9+10 23 0,00 -0,18 36 37

E10+10 26 0,00 -0,18 36 35

E11+10 27 0,00 -0,11 22 21

42



(°C) (mm) (mm) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0 56 0,00 -0,60 121 105

E1 48 -0,02 -0,66 129 116

E2 53 0,02 -0,51 107 94

E3 50 -0,01 -0,41 81 72

E4 47 -0,05 -0,58 107 97

E5 44 0,00 -0,52 105 96

E6 45 -0,03 -0,60 115 105

E7 45 -0,01 -0,79 157 143

E8 50 0,00 -0,78 157 140

E9 52 0,00 -0,63 127 112

E10 53 -0,01 -0,77 153 135

E11 55 0,01 -0,43 89 77

E12 57 0,02 -0,25 54 47

Tabela 7 – Ensaio com a VB no mês 12 na FE


(°C) (mm) (mm) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0+10 55 -0,01 -0,37 73 64

E1+10 46 0,00 -0,38 77 70

E2+10 58 0,02 -0,37 79 68

E3+10 54 -0,01 -0,36 70 62

E4+10 54 -0,02 -0,37 70 62

E5+10 51 0,02 -0,43 91 81

E6+10 51 0,00 -0,32 64 57

E7+10 58 -0,02 -0,28 52 45

E8+10 55 -0,02 -0,32 60 53

E9+10 55 0,01 -0,23 48 42

E10+10 60 -0,02 -0,30 56 48

E11+10 59 -0,01 -0,22 42 36

Com os dados obtidos foi gerado o gráfico de Deflexão VB (10-2

mm) x N,

demonstrado na Figura 17, para cada uma das faixas, FD e FE, sendo que os valores de

deflexão foram calculados pela média das deflexões em cada ponto. A deflexão na FE no mês

43

1 foi calculada através da relação entre as deflexões com a VB e o FWD, conforme explicado

no item 4.4.

Figura 17 – Relação Deflexão VB (10-2

mm) versus N

Observando o gráfico da Figura 17 pode-se notar que com o aumento do número N os

valores de deflexão do pavimento tornam-se maiores, isso significa que com o passar do

tempo ele fica mais flexível e sofre maiores deformações, isso o torna mais suscetível à

ocorrência de sua degradação. Também nota-se que a faixa da direita tem valores de deflexão

maiores, pois ela é mais solicitada pelo tráfego e o dimensionamento dos pavimentos é feito

em relação à faixa mais solicitada. Através de gráficos deste tipo é possível analisar se as

deflexões admitidas em projeto estão correspondendo ao valor de N considerado para o

dimensionamento do pavimento.

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 4,0E+05 5,0E+05 6,0E+05

Def

lexã

o V

B (

10

-2m

m)

N

FE

FD

44

4.3 Medida de deflexão com o FWD

O ensaio para medir a deflexão do pavimento com o FWD foi realizado no período de

um mês após a restauração do trecho, em janeiro de 2013. As localizações dos pontos de

prova foram as mesmas utilizadas no ensaio com a VB.

Os dados deste ensaio são coletados e gerados em um arquivo digital e o calculo da

deflexão é feito pelo sistema do equipamento. Após a obtenção dos valores de deflexão,

temperatura e carga aplicada em cada ponto, foi necessário efetuar a correção da deflexão

para uma mesma temperatura padrão de 25°C e também para um mesmo valor de carga

aplicada de 40kN conforme foi citado no item 3.5. Os valores e resultados deste ensaio

encontram-se nas Tabelas 8 e 9.

Tabela 8 – Ensaio com o FWD no mês 1 na FD

Ponto da pista Temperatura da pista Carga aplicada D0

D0

(corrigido)

(°C) (kgf) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0 44 4035 83 76

E1 48 4017 114 102

E2 49 4057 78 69

E3 49 4050 63 56

E4 48 4023 82 73

E5 48 4037 78 70

E6 48 4037 84 75

E7 47 3989 114 103

E8 48 4012 117 105

E9 48 4036 72 64

E10 50 3997 93 83

E11 49 4086 68 60

E12 49 4095 36 32

45

Tabela 9 – Ensaio com o FWD no mês 1 na FE

Ponto da pista Temperatura da pista Carga aplicada D0

D0

(corrigido)

(°C) (kgf) (10-2

mm) (10-2

mm)

E0+10 46 4051 66 59

E1+10 49 4084 69 60

E2+10 50 4084 63 55

E3+10 48 4106 70 61

E4+10 48 4101 70 62

E5+10 48 4086 68 60

E6+10 47 4113 52 45

E7+10 48 4130 37 32

E8+10 48 4128 49 43

E9+10 48 4118 43 37

E10+10 48 4089 38 33

E11+10 48 4139 24 21

Foi realizado apenas um levantamento com o FWD, por este motivo foram calculados

outros dois valores de deflexão para o FWD para os períodos de seis e doze meses por meio

da correlação existente entre o FWD e a VB, conforme explicado no item 4.4. Com os valores

obtidos foi gerado o gráfico de Deflexão FWD (10-2

mm) x N, apresentado na Figura 18, para

cada uma das faixas, sendo que os valores de deflexão foram calculados pela média das

deflexões em cada ponto, da mesma forma que foi feito com as deflexões da VB.

46

Figura 18 – Relação Deflexão FWD (10-2

mm) versus N

4.4 Correlação entre a Viga Benkelman e o FWD

Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006), o

objetivo da correlação entre VB e FWD é propiciar o emprego das deflexões obtidas através

do FWD nos métodos de projeto de reforço de pavimentos flexíveis e Sistema de Gerência de

Pavimento do DNER e no Modelo HDM adotado pelo Banco Mundial.

Com os valores de deflexão obtidos em cada ponto pela VB e pelo FWD no

levantamento do mês 1 na FD foi gerado o gráfico de Deflexão FWD (10-2

mm) x Deflexão

VB (10-2

mm), apresentado na Figura 20, de acordo com o modelo do gráfico da Figura 19.

Analisando-se o gráfico da Figura 19, percebe-se que as relações encontradas pela grande

maioria dos pesquisadores indicam que os valores de deflexão obtidos pela VB são superiores

aos obtidos pelo FWD.

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 4,0E+05 5,0E+05 6,0E+05

Def

lexã

o F

WD

(1

0-2

mm

)

N

FE

FD

47

Figura 19 – Correlações obtidas por vários pesquisadores (tipo DFWD = aDVB + b)


Figura 20 – Relação Deflexão FWD (10-2

mm) versus Deflexão VB (10-2

mm)

y = 0,8912x + 0,7142

R² = 0,9077

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Def

lexã

o F

WD

(1

0-2

mm

)

Deflexão VB (10-2mm)

48

Por meio da geração de uma linha de tendência linear foi possível obter a Equação 6,

que correlaciona os valores de deflexão obtidos pelo FWD (DFWD) e pela VB (DVB).

Determinou-se também o valor de R² igual a 0,9077.

(Equação 6)

4.5 Determinação da micro e macro-textura

As determinações da micro e macro-textura foram feitas através dos ensaios com o

Pêndulo Britânico (PB) e com a Mancha de Areia (MA), respectivamente. Esses ensaios

foram realizados em um mês, seis meses e doze meses após a restauração do pavimento

utilizado nesta pesquisa. Os ensaios ocorreram nos meses de janeiro, junho e dezembro de

2013. Para a avaliação desses parâmetros foi escolhida a faixa da direita, pois ela é mais

solicitada e os efeitos do tráfego na superfície do pavimento são mais notáveis. Os ensaios

não foram feitos em todos os pontos demarcados, apenas em uma amostra que conteve os

pontos 3, 5, 7, 9, 11.

O ensaio com o Pêndulo Britânico foi repetido cinco vezes em cada ponto e anotados

os cinco valores obtidos, que correspondem ao VRD fornecido pelo equipamento. A

determinação do VRD do ponto (VRDP) foi obtida pela média desses cinco valores e após

isso foi calculado o VRD médio (VRDM) do trecho. Com este valor o trecho foi classificado

pela sua micro-textura de acordo com a tabela apresentada na Figura 13. Nas Tabelas 10, 11 e

12 pode-se observar os resultados e classificações obtidos neste ensaio.

49

Tabela 10 – Ensaio com o PB no mês 1 na FD

Ponto da pista VRD VRDP

E3

80

89

87

91

93

94

E5

80

82

74

86

85

86

E7

76

79

77

79

81

84

E9

82

86

85

87

89

89

VRDM 84

Micro-textura Muito rugosa

50



E3

84

86

86

87

87

88

E5

85

90

90

92

92

93

E7

84

88

88

89

89

91

E9

64

67

66

66

69

70

E11

63

65

65

66

66

67

VRDM 79

Micro-textura Muito rugosa

51



E3

28

29

28

29

29

29

E5

31

32

32

33

33

33

E7

26

28

28

29

29

30

E9

31

33

32

33

33

34

E11

27

27

26

28

27

27

VRDM 30

Micro-textura Muito lisa

No ensaio da Mancha de Areia foi utilizado um volume de 25.000 mm³ de areia

padronizada e obtidos quatro valores de diâmetros da mancha de areia feita no pavimento.

Através da média desses quatro valores foi obtido o diâmetro médio e aplicando-se a Equação

5 foi determinado o HS de cada ponto. Com os valores de HS de cada ponto foi calculado o

HS médio do trecho e o classificado pela sua macro-textura conforme a tabela apresentada na

52

Figura 15. Nas Tabelas 13, 14 e 15 são apresentados os valores obtidos pelos ensaios e os

seus resultados.

Tabela 13 – Ensaio com a MA no mês 1 na FD

Ponto da

pista

Diâmetros Diâmetro

médio HS

(mm) (mm) (mm)

E3

230

238 0,56 250

240

230

E5

230

234 0,58 225

240

240

E7

230

220 0,66 230

210

210

E9

250

255 0,49 250

260

260

HS médio 0,57

Macro-textura Média

53


Ponto da

pista


médio HS

(mm) (mm) (mm)

E3

295

290 0,38 285

290

E5

280

297 0,36 320

290

E7

280

282 0,40 293

274

E9

280

277 0,42 270

280

E11

270

267 0,45 260

270

HS médio 0,40

Macro-textura Fina

54


Ponto da

pista


médio HS

(mm) (mm) (mm)

E3

250

253 0,50 255

250

255

E5

295

300 0,35 310

295

300

E7

295

273 0,43 270

255

270

E9

270

275 0,42 275

285

270

E11

255

259 0,47 259

260

262

HS médio 0,44

Macro-textura Média

Com os resultados obtidos foram gerados os gráficos, Micro-textura (VRD) x N e

Macro-textura (HS) x N, apresentados nas Figuras 21 e 22.

55

Figura 21 – Relação Micro-textura (VRD) versus N

Figura 22 – Relação Macro-textura (HS) versus N

Através do gráfico Micro-textura (VRD) x N pode-se perceber que o valor de VRD

diminui, o que significa que a solicitação do tráfego provoca o desgaste na superfície dos

agregados e piora as condições de segurança do pavimento em relação à derrapagem dos

veículos. O valor de VRD encontrado no último ensaio considerado neste estudo atingiu um

valor inferior ao limite sugerido pelo DNIT, que corresponde a um VRD igual a 55. Em

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 4,0E+05 5,0E+05 6,0E+05

Mic

ro-t

extu

ra

(V

RD

)

N

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 4,0E+05 5,0E+05 6,0E+05

Ma

cro

-tex

tura

(H

S)

N

56

relação ao gráfico Macro-textura x N, percebe-se que o valor de HS está abaixo do limite

considerado pelo DNIT, sendo esse entre 0,6 e 1,2.

57

5 CONCLUSÕES

5.1 Considerações Finais

Esta pesquisa pode ser separada em três etapas, a primeira sendo a determinação do

trecho de pavimento asfáltico, a segunda sendo a realização dos ensaios e a terceira sendo a

análise e comparação dos resultados encontrados.

Na primeira etapa foi determinado o local que seria avaliado e monitorado através de

ensaios que determinam as condições do pavimento. O trecho de pavimento asfáltico

escolhido havia passado por um processo de restauração no seu revestimento.

Na segunda etapa foram realizados os levantamentos através dos ensaios que

determinam as condições em que o pavimento encontra-se. Para avaliar o desempenho do

pavimento no decorrer do tempo foi necessário determinar a solicitação que o tráfego dos

veículos estavam incidindo no trecho através da determinação do número N. Para avaliar as

condições estruturais e funcionais de segurança foram realizados ensaios que determinam a

deflexão do pavimento em relação à solicitação de um eixo padrão e ensaios que determinam

as micro e macro-textura do revestimento asfáltico.

Na terceira etapa, os dados obtidos nos ensaios deflectométricos com a Viga

Benkelman e com o FWD tiveram seus valores corrigidos em função da temperatura do

pavimento e da carga aplicada para ser possível compará-los com a solicitação que o tráfego

ofereceu ao pavimento ate a realização do ensaio. Os valores encontrados para a micro e

macro-textura do revestimento foram classificadas e comparadas aos valores limites

considerados pela norma do DNIT, concluindo-se que a micro-textura teve uma redução no

seu valor em função do desgaste que o tráfego dos veículos provoca na superfície do

revestimento, e a macro-textura teve valores inferiores aos limites especificados pelo DNIT.

Pode-se levar em conta também o fato de que o pavimento analisado foi recuperado

por meio de uma intervenção de reparação do revestimento, portanto as demais camadas

inferiores que compõe sua estrutura estão em um processo mais avançado de degradação,

deve-se a isso o fato de pavimentos restaurados manterem suas boas condições em um tempo

menor em relação a pavimentos novos.

58

Portanto, percebe-se a importância que o monitoramento de uma rodovia pode

gerar, pois as condições inicialmente definidas em projeto estão suscetíveis a mudanças e o

processo de acompanhamento da estrutura torna-se necessário para definir as melhores

medidas que devem ser tomadas para recuperar um pavimento e também reter informações

para projetar novas estruturas com melhores desempenhos.

5.2 Sugestões de trabalhos futuros

As sugestões para a continuidade deste estudo é analisar um trecho de pavimento mais

extenso em um período de tempo mais prolongado. Outra sugestão é a realização de uma

pesquisa sobre esse assunto em um pavimento novo, para verificar seu comportamento em

relação aos pavimentos restaurados. Em relação aos procedimentos utilizados seria

interessante efetuar outros ensaios para verificar outros aspectos importantes que devem ser

considerados para avaliação de desempenho em pavimentos.

59

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Engenheiros. Rio de Janeiro, PETROBRAS, ABEDA. 504p. 2006.

CONFEDERAÇÃO NACIONAL DO TRANSPORTE (CNT). Pesquisa CNT de Rodovias

2013 – Relatório Gerencial. Brasilía, 389p, 2013.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Determinação de

deflexlões utilizando deflectômetro de impacto tipo “Falling Weight Deflectometer

(FWD)”. DNER - PRO 273/96. Rio de Janeiro, 4p, 1996.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Pavimento –

determinação das deflexões pela viga Benkelman. DNER - ME 024/94. Rio de Janeiro, 6p,

1994.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT).

Manual de Estudos de Tráfego. Rio de Janeiro, IPR, 384p. 2006.


Manual de Gerência de Pavimentos. Rio de Janeiro, IPR, 189p. 2011.


Manual de Pavimentação. Rio de Janeiro, IPR, 274p. 2006.


Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos. Rio de Janeiro, IPR, 310p. 2006.

GONÇALVES, Fernando. Pugliero. O Diagnóstico e a Manutenção dos Pavimentos. Notas

de Aula. São José dos Campos, 1999.

REDE TEMÁTICA DE ASFALTO. Manual de Execução de Trechos Monitorados. Rio de

Janeiro, 2011.

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