Equipamentos Deflectométricos

Estes equipamentos, de características não destrutivas, medem as deformações verticais recuperáveis sofridas na superfície de um pavimento, quando submetido a ação de um carregamento estático ou dinâmico de valor conhecido. Estes equipamentos monitoram as condições da camada de pavimento garantindo alertas antecipados de deterioração estrutural.

Segundo Pereira (2007) o registro mais antigo de medida de deflexões em pavimentos é de 1938, quando Hveem instalou sensores em rodovias do Estado da Califórnia (EUA), porém estudos mais complexos iniciaram-se na década de 50.

São vários os equipamentos que podem ser utilizados na avaliação estrutural não destrutiva para medição das deflexões reversíveis. A norma da FAA AC 150/5370- 11B, que rege os procedimentos normativos para a realização de testes não destrutivos (Nondestructive Testing – NDT), classifica os equipamentos quanto à forma e a aplicação da carga no pavimento em três grupos, são eles:

1) Equipamentos de carregamento quase-estáticos: Estes equipamentos são caracterizados por medirem as deformações verticais do pavimento, a partir da aplicação de uma carga estática ou que se desloca a velocidade muito baixa (quase estática). Estes testes são lentos e trabalhosos em comparação com os outros dois. Pode-se citar como exemplo de equipamento a Viga Benkelman, Viga Benkelman Automatizada, Ensaio de Placa e entre outros.

2) Equipamentos de carregamento vibratório: Os equipamentos, a partir de um gerador de força dinâmica, induz um carregamento cíclico de frequência estabelecida, sobreposta a uma carga estática na superfície do pavimento. Este carregamento gera um deslocamento vertical, que é registrado por um conjunto de geofones alinhados e locados radialmente do ponto de aplicação da carga. Os equipamentos Dynaflect e Road Rater utilizam-se desse tipo de carregamento.

3) Equipamentos de carregamento por impulso: Estes equipamentos, conhecidos como FWD, aplicam uma carga de impulso ao pavimento, oriunda da queda livre de um conjunto de massas sobre um sistema de amortecedores, transmitindo o choque a uma placa circular que estar apoiada no pavimento, provocando uma deformação vertical em sua superfície. Estas deformações são medidas por um conjunto de geofones alinhados e distanciados radialmente a partir do ponto de aplicação da carga. A magnitude da carga dinâmica depende do peso e da altura de queda do conjunto de massas. Para alguns pesquisadores, os equipamentos que apresentam mais acurácia são os de carregamento por impulso, pois a carga e consequentemente as deflexões produzidas por estes equipamentos são as que mais se aproximam da situação real de tráfego.

Há também outros tipos de equipamentos não-destrutivos que avaliam as condições do pavimento, baseando-se em transmissões de ondas eletromagnéticas, a exemplo o Radar de Penetração no Solo ou o Ground Penetrating Radar – GPR. Este equipamento foi utilizado por Mota (2009) em seu estudo para determinação das espessuras das camadas do pavimento.

Dentre os tipos de equipamentos supracitados, a Viga Benkelman é o mais difundido, entretanto foram desenvolvidos novos equipamentos na busca de aprimorar a simulação das condições de carregamento e aumentar a acurácia das medições. Dentre esses equipamentos têm-se os do tipo FWD, que vem ganhando âmbito na esfera dos ensaios não destrutivos.

Segundo Lopes (2012) e Pereira (2007) estes equipamentos tornaram-se popular a partir da década de 80 devido aos estudos do Strategic Highway Research Program (SHRP). No Brasil, segundo o histórico apresentado por Bernucci (2008), os equipamentos FWD foram introduzidos em 1994 e desde então tem grande aceitação nas avaliações estruturais de pavimento.

Esta aceitação segundo Bernucci (2008), Pinto e Preussler (2002) e Medina (1994), é decorrente das vantagens do FWD em relação à Viga Benkelman, que são:

 Maior acurácia nas medições;

 Variação do nível de carga em uma mesma estação de ensaio;

 Maior produtividade devido a rapidez e facilidade de operação sob condições de tráfego;

 Ensaio não influenciado pelo operador;

 Registros automáticos da temperatura da superfície e do ar, além das distâncias percorridas entre as estações de ensaio; e

 Indicado para o controle estrutural das camadas do pavimento desde o subleito até a camada de revestimento asfáltico.

 A existência de uma camada rígida, dependendo da profundidade pode interferir no ajuste da bacia de deflexões obtidas;

 A aceleração da carga do FWD é maior que a de uma carga de roda em movimento, de modo que a inércia da massa do pavimento pode desempenhar um papel importante para o FWD, enquanto que é desprezível para a roda em movimento. Porém este fato não parece afetar a boa concordância das deflexões medidas com o FWD em comparação com as medidas sob carga de roda;

Além dessas limitações apresentadas por Medina (1994), os autores Macedo e Rodrigues (2003) ainda citam como desvantagens a necessidade de calibração frequente e o custo de aquisição do equipamento.

Os equipamentos FWD são totalmente automatizados. O deflectomêtro propriamente dito, que é rebocado por um veículo, encontra-se com os sensores conectados ao sistema de aquisição de dados.

Os deslocamentos recuperáveis gerados na superfície do pavimento (bacia de deflexões), são medidos por uma série de geofones instalados ao longo de uma barra metálica, posicionados, geralmente, a 0, 20, 30, 45, 65, 90 e 120 cm do ponto de aplicação da carga (Figura 17). Tem-se então que o primeiro geofone mede a deflexão sob a ação da carga (D0), o segundo geofone mede a deformação do pavimento a 20 cm do ponto de aplicação da carga (D20) e assim sucessivamente. Cabe ressaltar, que diferenças no posicionamento dos geofones podem ocorrer devido às diferenças entre fabricantes e países.

Estes equipamentos foram projetados para que o pulso de carga gerado pelo impacto da carga no pavimento, pudessem simular uma deflexão semelhante ao efeito causado pela passagem de uma carga de roda a uma determinada velocidade.

Com base neste contexto Ceylan et al (2012) tentaram avaliar a adequação do FWD na identificação de defeitos de escorregamentos de camadas asfálticas. Para Narzarian et al (2010) as deflexões mais altas são esperadas para casos de baixa aderência de ligação entre camadas asfálticas. Ceylan et al (2012) concluiu que a desunião da interface de camadas de pavimento é difícil de caracterizar em termos de

deflexão máxima e de bacia deflectométrica, devido a indiferença das medições obtidas em pavimentos com e sem interface aderida.

Figura 17 – Representação esquemática da bacia de deformação obtida através do equipamento FWD.

Fonte: DNIT 2006.