3.1 – GERÊNCIA DE PAVIMENTOS
Após a construção da estrada, fato esse que requer uma aplicação financeira, uma outra vertente aparece, que é a atividade de gerência do pavimento.
A gerência dos pavimentos é a realização de atividades para a manutenção do estado da via em condições trafegáveis e que tragam conforto e segurança aos usuários. Essa gerência é constituída de etapas, que vão desde as atividades de avaliação do pavimento, passando pelas atividades de manutenção e para rodovias mais deterioradas, atividades de reabilitação.
A necessidade de manutenção dos pavimentos da rodovia ocorre desde a sua construção, quando ela ainda é nova e em bom estado até o fim da sua vida útil. A respeito dos pavimentos, constata-se a necessidade da intervenção em hora oportuna, uma vez que os pavimentos começam a se deteriorar a partir do primeiro dia útil (LIMA e RODRIGUES, 2000 apud NETO, 2002, p.7).
Para isso, existem órgãos governamentais, a exemplo do DNIT e do DERBA que possuem equipe técnica especializada na realização dos procedimentos de avaliação. Porém, o grande empecilho dessa atividade é o direcionamento dos recursos para o pleno desenvolvimento da gerência.
Porém, para que esta intervenção ocorra é necessário que se monte um sistema de gerência de pavimentos.
De acordo com Lee, 1996 apud Bartholomeu (2006, p.27),
“O atraso nos investimentos necessários para minorar as carências do setor gera o processo de antieconomia, em que para cada dólar poupado em serviços de conservação em momento oportuno, resulta em um acréscimo de cerca de 3 dólares em gastos futuros com obras de reabilitação e reconstrução.”
Nos EUA, desde os anos 80, o governo começou montar um sistema de gerência de pavimentos (SGP), para se evitar uma crescente e inadequada aplicação de recursos públicos (BALBO e BODI, 1998).
No Brasil, a disponibilidade de recursos é muito menor. É indispensável a rápida adoção de medidas que ajudem a direcionar os recursos públicos, visando um retorno mais efetivo e democrático para a população. Para isso é necessário que
o governo federal estabeleça um SGP, para que assim haja identificação dos trechos de rodovia mais necessitados de intervenção de restauração, priorizando e agendando os serviços mais economicamente vantajosos para todos.
A classificação dos modelos de conservação rodoviária, segundo o estudo de viabilidade de PPP do DNIT, pode ser feita como:
Conservação Corretiva Rotineira: conjunto de operações de conservação
feitas de forma permanente, com programação regular e rotineira, para corrigir um defeito ou inconformidade.
Conservação Preventiva Periódica: conjunto de operações de conservação
realizadas de forma periódica para evitar o surgimento ou agravamento dos defeitos.
Conservação de Emergência: conjunto de operações destinadas a reparar,
repor, reconstruir ou restaurar elementos obstruídos ou danificados da rodovia, corrigindo defeitos de surgimento repentino, provocado por eventos extraordinários e imprevisíveis.
Além dessa análise, uma boa política de gestão de qualquer malha viária depende do fluxo contínuo de recursos necessários à implementação dos serviços de manutenção de rotina e de reforço, conforme um SGP. Qualquer atraso no agendamento de obras de manutenção resulta em demandas futuras com custos muito superiores, pois, verificou-se que a progressão dos defeitos dos pavimentos geralmente não varia proporcionalmente com o tempo, e atrasos de seis meses a um ano podem significar custos de manutenção de 400 a 500% superiores, conforme estudos da United States Department of Transportation (TAVAKOLI et alli, 1992 apud, BALBO e BODI, 1998).
3.2 - AVALIAÇÃO SUPERFICIAL
3.2.1 - Definição
Para o melhor entendimento do mecanismo de avaliação da superfície do pavimento, iremos definir a superfície do mesmo e o seu comportamento quando submetido a cargas.
Segundo Senço (2001), a superfície do pavimento é a face exposta diretamente à ação do trafego, e é também a face que proporciona ao usuário o
conforto, a segurança, e a mobilidade, o que é, em última análise, a razão do projeto e construção do pavimento. Esta deve estar em bom estado para exercer sua função de condução do trafego com segurança e conforto.
A avaliação da superfície de um pavimento consiste do registro da extensão, freqüência e severidade dos defeitos de superfície existentes (GONÇALVES, 1999).
Segundo Senço (2001), o estudo da situação da via deve se basear inicialmente num exame visual das condições da superfície da capa de rolamento, e os trabalhos de conservação deverão ser vinculados ao grau de falhas encontrado.
Após o que, realiza-se uma verificação estrutural do pavimento, através dos mecanismos que serão citados no fim deste capítulo. O exame visual pode ser um direcionador para os trechos de devem ser avaliados pelos métodos de inspeção estrutural.
3.2.2 - Importância da Avaliação Superficial
A avaliação da superfície do pavimento se torna importante, à medida que observa-se que essa possibilita o cadastro dos problemas encontrados nos segmentos e com isso a escolha do momento correto para a realização de uma manutenção preventiva. Essa atividade se constitui como um dos principais mecanismos de auxílio para o pleno gerenciamento da rodovia.
Segundo os estudos da United States Department of Transportation (TAVAKOLI et alli, 1992, apud BALBO e BODI, 1998), a medida em que a rodovia sofre a interferência na hora correta, os custos com os reparos que devem ser feitos podem ser de até quatro a cinco vezes menores do que se essa intervenção fosse feita posteriormente com a pista em uma qualidade muito deteriorada. Esse gerenciamento pode também diminuir os danos nas camadas inferiores do pavimento.
Podemos observar na Figura 6, duas alternativas de intervenção, a alternativa 1, mais barata e que não deixa o pavimento chegar ao mínimo aceitável e a alternativa 2, que se torna mais cara, a medida que observa-se que são gastos 4 a 5 vezes o valor da alternativa 1, durando apenas de 1,5.
Figura 6 - Efeitos da Escolha do Momento de se Restaurar um Pavimento
Fonte: Fernando Pugliero Gonçalves (1999)
Segundo Gonçalves (1999) o processo de tomada de decisão que diz respeito à escolha de medidas de manutenção depende da integração de uma série de fatores, tais como: estrutura do pavimento, tráfego atuante, taxa de oportunidade do capital e custo da obra.
A vida útil do pavimento é diminuída, dentre outras causas, pela aplicação de carga em excesso no pavimento, devida as sobrecargas transportadas pelos veículos automotores de grande porte. Essa constatação se torna mais evidente, à medida que observa-se a preferência nacional pelo modelo de transportes rodoviário e a falta de vigilância das cargas de veículos.
Um importante dado obtido pelas avaliações superficiais são os tipos de defeitos encontrados no pavimento, com a identificação das possíveis causas das manifestações patológicas, propiciando um melhoramento na decisão a ser tomada para a recuperação do trecho defeituoso. Algumas das causas mais freqüentes no surgimento dos defeitos dos pavimentos asfálticos podem ser devidas a problemas construtivos.
Porém, na maior parte da malha viária do país, prioriza-se obras de manutenção com base nas reclamações comunicadas pelos usuários ou veiculadas pela mídia, ou ainda dependente da boa ou má opinião técnica dos gerentes da área de manutenção que costumeiramente são indicados por políticos que não tem acesso ou não se interessam pela efetiva implantação de um SGP, que realizaria a
avaliação rotineira da superfície dos pavimentos da malha viária, assunto que raramente é abordado fora dos trabalhos acadêmicos.
3.3 - TERMINOLOGIA DAS FALHAS DOS PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
As falhas dos pavimentos flexíveis são definidas de acordo a norma do DNIT 005/2003 – TER: defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos: terminologia.
Essa norma descreve a terminologia dos tipos de defeitos encontrados na camada superficial dos pavimentos asfálticos:
Tabela 4 – Tabela de Código de Defeitos
Defeito Código
Fissura FI
Trinca Transversal Curta TTC Trinca Transversal Longa TTL Trinca Longitudinal Longa TLL Trinca Longitudinal Curta TLC Couro de Jacaré sem erosão J Couro de Jacaré com erosão JE Trinca de Retração Térmica TRR Trinca de Bloco sem Erosão TB Trinca de Bloco com Erosão TBE Afundamento Plástico Local ALP Afundamento Plástico da Trilha ATP Afundamento de Consolidação Local ALC Afundamento de Consolidação de Trilha ATC
Ondulação/Corrugação O Escorregamento E Exsudação EX Desgaste D Panelas P Remendo Superficial RS Remendo Profundo RP
Fonte: DNIT 005/2003 TER
3.4 – MÉTODOS DE AVALIAÇÃO SUPERFICIAL DOS PAVIMENTOS
O DNIT possui quatro normas fixadoras dos procedimentos de avaliação da superfície dos pavimentos. Dentre elas, para o presente estudo foi relacionado o procedimento 008/2003 PRO que se refere ao LVC, estudado mais profundamente a
seguir na parte da metodologia utilizada no Estudo de Caso do Capítulo 6. As outras são indicadas a seguir:
3.4.1 DNIT 006/2003 - PRO Avaliação Objetiva da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semi-rígidos.
Este procedimento baseia-se no cálculo do IGG (Índice de Gravidade Global) da superfície analisada. Para isso devem ser demarcadas as áreas que serão analisadas de 20 m em 20 m alternados em relação ao eixo da pista. Essa área é composta da largura da faixa de tráfego e uma extensão de 6 m.
Nessas áreas serão analisadas as ocorrências de defeitos (ver tabela 4), dando ênfase à observação da presença do afundamento nas trilhas de roda. Para isso será utilizada uma treliça metálica cuja configuração é apresentada em norma.
Para o cálculo do IGG, os defeitos são separados em 8 grupos. Cada grupo possui seu fator de ponderação que através do cálculo de cada IGI (Índice de Gravidade Individual) será somado para a obtenção do IGG. Esse índice por sua vez classifica o pavimento da rodovia como ótimo, bom, regular, ruim ou péssimo.
3.4.2 DNIT 007/2003 - PRO Levantamento para Avaliação da Condição de Superfície de Subtrecho Homogêneo de Rodovias de Pavimentos Flexíveis e Semi-rígidos para Gerência de Pavimentos e Estudos de Projetos.
Esse procedimento analisa o estado da superfície de um pavimento expresso através da presença ou ausência de defeitos que serão contados e medidos.
A demarcação das áreas serão idênticas as do método descrito anteriormente, porém serão analisados separadamente subtrechos homogêneos de 100m cada.
A diferenciação entre os métodos é que nesse os defeitos serão identificados e medidos em áreas.
Esse método não apresenta um índice de identificação do estado da superfície, isso deve ser feito de acordo com a análise das planilhas e as áreas afetadas pelos defeitos.
3.4.3 DNIT 009/2003 - PRO Avaliação Subjetiva da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semi-rígidos
Esse procedimento baseia-se na determinação de um índice conhecido como Valor da Serventia Atual (VSA) que é uma medida das condições de superfície de um pavimento, feita por um grupo de avaliadores que percorrem o trecho sob análise, registrando sua opiniões sobre a capacidade do pavimento de atender às exigências do tráfego em relação à suavidade e ao conforto.
Cada membro do grupo irá atribuir um valor do VSA de acordo com a sua experiência vivida ao longo da sua atividade profissional, onde esse tenha dirigido veículos e avaliado consideráveis extensões de rodovias.
O parecer dos componentes do grupo deve ser registrado em escala de 0 a 5, indicando, respectivamente, pavimentos de péssimo a ótimo.
Para o cálculo do VSA de cada trecho da rodovia, o observador deve se basear na análise de como se comportaria aquele trecho de rodovia atendendo a finalidade para o qual foi construído, durante um período de 24 horas por dia, se ele estivesse localizado em uma rodovia principal. Outra questão considerada no procedimento é qual o conforto que este pavimento proporcionaria a quem tivesse que utilizá-lo dirigindo um veículo durante 8 horas ou 800 quilômetros.
O Cálculo do VSA da rodovia é feito pela média dos valores dados por cada integrante do grupo.
3.5 – OUTROS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DOS PAVIMENTOS
Existem métodos de avaliação de pavimentos que possuem melhor precisão do que os métodos de avaliação superficial. Esses métodos são conhecidos como métodos de avaliação estrutural dos pavimentos.
A expressão avaliação estrutural, em seu sentido mais amplo, abrange a caracterização completa de elementos e variáveis estruturais dos pavimentos que possibilite uma descrição objetiva de seu modo de comportamento em face das cargas do tráfego, de modo a possibilitar a emissão de julgamento abalizado sobre a capacidade portante de um pavimento existente diante das futuras demandas de tráfego (BALBO, 2007).
Serão citados nesse trabalho alguns dos mais importantes métodos de avaliação estrutural descritos por Balbo (2007), sem aprofundamento dos mesmos. Esses métodos tornam-se importantes para a complementação dos estudos da avaliação de pavimentos.
3.5.1 – Avaliação Estrutural Destrutiva (Prospecções)
Este método tem por finalidade a completa caracterização física da estrutura do pavimento: determinação das camadas existentes, definição dos materiais que a compõem e suas espessuras, bem como indicação do estado de degradação presente em todas as camadas.
A avaliação destrutiva pode ser realizada por processos manuais ou mecânicos. Os processos podem ser feitos por abertura de trincheiras, na pista de rolamento ou até mesmo no acostamento. A abertura de trincheiras na pista de rolamento só é justificável quando a avaliação do pavimento exija um alto nível de detalhamento, que seja preciso analisar, por exemplo, deformações plásticas nas trilhas de roda.
As avaliações mecânicas podem ser realizadas através da sondagem rotativa, com emprego de brocas com coroas diamantadas, para a extração de amostras de misturas asfálticas, bases cimentadas e concretos, para análise laboratorial.
As sondagens a trado do tipo concha ou do tipo helicoidal, prestam-se a determinação da existência de materiais saturados ou ainda lençol freático sob as camadas do pavimento, para a determinação da melhoria da drenagem profunda em regiões de degradação expressiva sob ação da água.
3.5.2 – Prospecção Não Destrutiva de Pavimentos
O Ground Penatrating Radar (GPR) é um equipamento de alta tecnologia para a identificação de espessuras de camadas e tipos de matérias existentes no pavimento.
Baseado em processos geofísicos, por meio de uma antena emissora de ondas e outra receptora, permitem a identificação de alterações na reflexão das
ondas de acordo com a profundidade registrada dos pontos, identificando a espessura das camadas.
A determinação da espessura das camadas é um processo imediato feito através do equipamento colocado em movimento em um veículo e sendo observada a resposta da emissão de sinais emitidos pelo mesmo. Já a determinação do tipo de material existente é um processo menos imediato, quando se leva em conta à diversidade de tipos de materiais, bem como a dos estados de degradação. Tal processo torna-se difícil, sendo necessária a calibração de resultados para inúmeros materiais, de maneira a ser possível a identificação dos mesmos pelos padrões estabelecidos.
3.5.3 – Medidas de Deflexões
Além da determinação de tipos, espessuras e condições presentes de camadas, é necessária a determinação da capacidade estrutural do pavimento, o que se faz por meio de provas de carga. A estrutura é submetida a uma carga conhecida e analisada pela medição da deformação. Dois equipamentos são muito utilizados no Brasil, a viga Benkelman e o deflectômetro de impacto Falling Weight Deflectometer (FWD).
3.5.4 – Viga Benkelman
É o equipamento de medida de deflexões mais difundido no Brasil. As normas do país para projetos de restauração de rodovias utilizam modelos de cálculo fundamentados em padrões de deflexão medidos com a viga Benkelman.
Dispositivo inventado pelo engenheiro do Bureau of Public Roads dos EUA, ao qual deu o nome, o princípio de funcionamento é simplesmente o de um braço de alavanca.
Uma haste rígida encontra-se com a ponta entre um par de rodas do eixo traseiro de um caminhão toco carregado com carga-padrão de 80 kN e 100 psi de pressão nos pneus de aro 10 x 20. Essa haste encontra-se apoiada em um ponto, possuindo extensômetro na extremidade oposta à da roda do caminhão,
proporciona-se assim a leitura da deflexão reversível ocasionada pelo caminhão no pavimento quando ele se retira do local da análise.
3.5.5 – Falling Weight Deflectometer
O FWD é um equipamento concebido a partir de conceitos anteriormente desenvolvidos para testes geofísicos.
Esse ensaio caracteriza-se pela aplicação de um impulso contra a superfície do pavimento através de um martelo de massa variável e altura de queda variável conforme o padrão de medida desejável. Após a aplicação da carga, sete transdutores de velocidade ou geofones, dispostos longitudinalmente captam as ondas de resposta do impacto, registrando as medidas de deflexão de cada local onde os geofones se encontram.
As medidas de deflexão executadas com a viga Benkelman e o FWD são diferentes. Há evidentes vantagens do FWD sobre a Viga Benkelman. Embora aponte a possível dificuldade de correlação, segundo Rocha Filho, 1996 (apud BALBO, 2007 p. 411), a deflexão do FWD é 87% da deflexão da viga Benkelman.
4 – ESTUDO DO MECANISMO DA PRODUÇÃO DAS FALHAS ABORDADAS NA