Fatores que influenciam no processo de retroanálise

O motivo pelo qual os módulos de resiliência obtidos por retroanálise ainda geram bastante desconfiança é a grande influência do operador nos resultados do processo. Porém, salvo o efeito causado pelo operador, alguns outros fatores, se não considerados de maneira correta, podem causar alterações nos resultados, principalmente a partir do processo iterativo utilizando a teoria elástica de camadas.

Rocha Filho (1996), Preussler et al (2000), Nóbrega (2003) e USDOT (2011) destacam alguns fatores que influenciam nos resultados finais de módulos resilientes e na dispersão dos resultados obtidos por diferentes procedimentos de retroanálise. São eles:

a) Modelagem matemática realizada durante o processo iterativo; b) Ponto de aplicação da carga e tipo de carregamento;

c) Número de sensores utilizado nos ensaios FWD realizados em campo; d) Temperatura do revestimento e do ar;

e) Teor de umidade;

f) Natureza dos materiais constituintes da estrutura; g) Confinamento das camadas;

h) Não consideração da elasticidade não linear dos materiais granulares; i) Oxidação e fissuração excessiva das camadas asfálticas;

j) Número excessivo de camadas, acarretando em acréscimo de erro e obtenção de soluções irracionais de rigidez;

Distância do ponto de aplicação de carga (mm) Erro Admissível (% ) 0 10 125 10 250 10 450 10 650 20 900 20 1200 50

k) Estimativa de espessuras de camadas diferentes daquelas existentes em campo, as quais invalidam os resultados da retroanálise;

l) Inclusão de camadas com espessuras muito pequenas, as quais acarretam em um erro maior no resultado final do processo;

m) Condição de interface entre as camadas (aderência);

n) Módulo inicial ou faixa de variação estabelecida para o valor de rigidez camadas;

o) Critérios adotados para convergência dos valores de módulo e para a tolerância do erro no ajuste para a aceitabilidade do valor.

A longa lista de fatores que podem afetar o procedimento de retroanálise e os resultados obtidos a partir deste ilustram porque o processo é tão trabalhoso e exige um considerável grau de habilidade e experiência por parte do operador. Principalmente no processo iterativo de camadas elásticas, diversos fatores afetam o nível de erro e os resultados, simplesmente porque não há uma solução única. A aceitação dos resultados de rigidez obtidos a partir de retroanálise exige, principalmente, um bom julgamento de engenharia (USDOT, 2011).

Parker Jr (1991) chama atenção para o efeito da presença de água nas camadas granulares nos módulos de resiliência obtidos por retroanálise. O autor realizou campanhas de ensaios deflectométricos em períodos secos e chuvosos, ao longo de três anos. Os resultados de MR retroanalisados, em função da pluviometria e temperatura, determinados para a camada de base granular, a partir de ensaios realizados em períodos chuvosos, foram menores em relação àqueles obtidos a partir das campanhas de levantamentos em períodos secos.

Em relação às condições de integridade do revestimento asfáltico, Pitta e Balbo (1998) avaliam que pavimentos bastante fissurados tendem a ter deformações elásticas de maior magnitude, ocasionando baixos valores de módulos de resiliência. Os autores destacam o comportamento inverso em revestimentos muito oxidados, os quais se encontram endurecidos, apresentando pequenos valores de deformação e, consequentemente, elevados valores modulares. Nóbrega (2003) afirma que procedimentos convencionais de interpretação de ensaios FWD podem não ser adequados em pavimentos trincados. Uma solução para este problema é a realização do levantamento das deflexões nas partes sem trincas o que, todavia, não é sempre possível. Outra solução seria desenvolver procedimentos de retroanálise que levem em conta a influência da área trincada no revestimento.

2.3.4.1 Aderência entre as camadas de pavimentos asfálticos

O desempenho de uma rodovia é significativamente afetado pela ligação entre as camadas que constituem o sistema estrutural da pista. A maioria dos estudos relacionados ao tema se dedica principalmente à aderência entre misturas asfálticas e concreto de cimento Portland (CCP) ou entre materiais tratados com cimento Portland, como os de Fortes (1999) e Pereira (2003). Também entre diferentes camadas de misturas asfálticas, como nos estudos de Guimarães (2013) e Silva et al (2015). Todavia, as condições de interface entre revestimentos asfálticos e bases granulares, ou entre os próprios materiais granulares de bases e sub-bases, não são totalmente conhecidas e a sua investigação, em campo, não é prática usual no meio técnico.

Pode-se aplicar, para as interfaces entre bases granulares e concretos asfálticos, uma analogia com a interação entre a argamassa de assentamento, ou de revestimento, e a base sobre a qual esta será assente. Essa interação ocorre devido à ancoragem da pasta aglomerante nos poros do substrato e pela ancoragem mecânica da argamassa nas reentrâncias e saliências do mesmo, sendo muito influente nesse processo a rugosidade e a porosidade do material de base.

Em um pavimento, situação similar ocorre na interface entre a última camada granular e a primeira camada asfáltica, que recebe uma imprimação de asfalto diluído, o qual penetra nas reentrâncias da camada granular como a pasta da argamassa. Posteriormente, sobre este, é aplicada uma camada de emulsão asfáltica (pintura de ligação) para propiciar uma aderência por adesão da imprimação com o revestimento asfáltico. Outra comparação pode ser feita com as vigas de madeira laminada colada. Pfeil e Pfeil (2003), explicam que, para a madeira laminada colada, quanto às solicitações normais de cisalhamento, os esforços e as deformações seriam como para elementos não estratificados, pois se considera que a cola resista aos esforços.

Tal ideia é aplicável também aos pavimentos, desde que efetivamente ocorra a aderência plena entre as camadas no processo executivo. Caso ela não ocorra, os materiais irão trabalhar de maneira independente. Para a flexão, a Figura 2.32 ilustra os efeitos da existência ou ausência de aderência entre os elementos de madeira laminada colada, que pode ser estendido às camadas de um pavimento.

Figura 2.32 – Influência da aderência frente ao momento fletor

Fonte: Pfeil e Pfeil (2003)

Pfeil e Pfeil (2003) também explicam que quando as peças estão simplesmente justapostas, ocorre o deslizamento entre elas e a seção de cada uma sofre flexão em torno do seu próprio centro de gravidade, comportando-se como vigas independentes. Já quando as peças estão coladas, a flexão se dá em torno do centro de gravidade do conjunto. Nesse caso, o comportamento seria igual ao de uma viga maciça, com geometria igual à do conjunto e módulo de elasticidade equivalente, pois a deformação das fibras em cada elemento na interface aderida deve ser igual.

Tal comportamento pode ser estendido às camadas de um pavimento. Com aderência nas interfaces, as diversas camadas trabalhariam como sendo uma só, já sem a aderência, trabalhariam de forma independente. É importante observar que para o caso de existência de aderência entre as camadas, os esforços horizontais na interface são menores que no caso de camadas não aderidas, visto que, no primeiro caso, a interface coincide ou está mais próxima da linha neutra, que possui tensões e deformações nulas.

O rebaixamento da linha neutra depende dos parâmetros elásticos e das espessuras das camadas aderidas. Quanto maior for a rigidez e/ou a espessura da camada inferior, maior será esse rebaixamento e menor serão as tensões de flexão na camada superior. Apesar disso, o rebaixamento da linha neutra leva ao aumento dos esforços no topo e no fundo da estrutura conjunta (PEREIRA, 2003).

Sutano (2009) classifica a falha na aderência entre camadas asfálticas em três grupos. O primeiro seria a perda da aderência por cisalhamento na interface, o

segundo por tração na interface e o terceiro modo pela combinação dos dois anteriores. Esses casos estão demonstrados na Figura 2.33.

Figura 2.33 – Falha na aderência entre camadas asfálticas

Fonte: Adaptado de Sutano (2009)

Segundo o mesmo autor, o primeiro caso decorre tipicamente devido ao tráfego, originado pela aceleração, desaceleração, paradas e conversões realizadas pelos veículos, e/ou variação da temperatura. Por outro lado, afirma que não são conhecidos casos reais de ocorrência do segundo e terceiro caso.

De acordo com Khweir e Fordyce (2003), a redução na vida útil do pavimento é estimada em 40% quando há deterioração na aderência entre as suas camadas asfálticas. Os mesmos autores estimam uma redução de 16% na durabilidade da rodovia quando a deterioração acontece na interface entre camadas de bases granulares e concretos asfálticos.

Em linhas gerais, a partir das analogias e estudos apresentados, pode-se dizer que a aderência entre o revestimento e a base ocorre principalmente por adesão, devido à imprimação e à pintura de ligação, com alguma parcela de aderência por atrito e aderência mecânica, visto que a superfície da base possui irregularidades. Entre a base granular e a sub-base, a aderência se dá por meio do atrito e da aderência mecânica entre os materiais granulares. Já entre a sub-base e o subleito, atribui-se à aderência mecânica e atrito, facilitado pelo bloqueio (regularização com agregados graúdos), empregado antes da execução da sub- base.

Dentre os detalhes envolvidos na abordagem mecanicista de pavimentos, a condição de aderência entre as camadas da estrutura ainda não recebe atenção destacada nos projetos de pavimentos novos e restaurações. Todavia, a grande maioria dos softwares disponíveis para o cálculo dos esforços originados pela ação do tráfego informa aos usuários diferenças significativas nos resultados obtidos com distintas condições de interface entre camadas.

Silva et al (2015) analisaram a influência da aderência entre camadas do pavimento, para diversas condições de aderência, em termos de vida-útil. Os autores constataram, através de simulações, que a consideração da aderência tem forte influência no desempenho estrutural do pavimento e que para o caso de deslizamento entre camadas, há significativo aumento da deflexão e redução da vida de fadiga do pavimento.

Na rotina de cálculo dos softwares específicos para o procedimento de retroanálise de módulos de resiliência a partir de ensaios com o equipamento FWD, também pode ser constatada diferença nos resultados causada pela condição de aderência. Huang (2004) considera prudente assumir que pavimentos flexíveis típicos são formados por materiais asfálticos sobre camadas granulares não aderidas.

Canestrari et al (2013) afirmam que assumir aderência total entre todas as camadas que constituem o sistema não representa a verdadeira condição da estrutura em campo. Os autores, assim Romanoschi e Metcalf (2003), constatam que erros nos valores de módulo de resiliência obtidos através de retroanálise podem ser originados de uma modelagem imprópria das condições de aderência entre as camadas. Todavia, Canestrari et al (2013) destacam que assumir diferentes condições de interface não acarreta em erros significativos no módulo retroanalisado do subleito.