Retroanálises com o programa BAKFAA a partir de ensaios com o

Falling Weight Deflectometer

Em um primeiro momento, foram realizadas retroanálises com o programa BAKFAA através das bacias deflectométricas obtidas a partir do FWD, com os valores totalmente corrigidos para a temperatura de referência (25ºC) por meio da Equação 3.1. Nessa etapa, os módulos de resiliência foram encontrados para todas as estacas dos três trechos monitorados (a partir das duas batidas realizadas pelo equipamento FWD com cada um dos quatro carregamentos).

Para o início das iterações que aproximam a bacia calculada àquela encontrada em campo, o programa necessita que o usuário informe a seção transversal do pavimento (camadas e respectivas espessuras), o coeficiente de Poisson de cada material, as bacias deflectométricas obtidas em campo, a carga aplicada pelo equipamento FWD, o seu raio de aplicação e os parâmetros de interface (camadas aderidas ou não aderidas).

Distância do ponto de aplicação de carga (mm) Erro Admissível (% ) 0 10 200 10 300 10 450 10 600 20 900 20 1200 50

Os coeficientes de Poisson adotados para os materiais utilizados nas camadas dos pavimentos dos três trechos monitorados (expostos na Tabela 3.5) seguem as recomendações de Balbo (2007) e Bernucci et al (2010). Esses valores foram fixados e se repetiram em todos os procedimentos de retroanálise efetuados no decorrer desta pesquisa, não só com o BAKFAA, mas também com os demais programas utilizados para determinar os valores de rigidez das camadas dos Trechos 1, 2 e 3.

Tabela 3.5 – Coeficientes de Poisson adotados no processo de retroanálise nesta pesquisa

Quanto às condições de aderência entre as camadas do pavimento, foi utilizado o conceito de Huang (2004), o qual descreve que pavimentos flexíveis típicos são formados por uma ou mais camadas aderidas entre si, formadas por materiais asfálticos sobre camadas granulares não aderidas. Nos trechos monitorados 1 e 2, devido a existência de apenas uma camada asfáltica, todos os materiais foram consideradas com suas condições de interface não aderidas (parâmetro de interface 0, no BAKFAA); já na Trecho 3, as duas camadas asfálticas (revestimento novo e antigo) foram consideradas aderidas entre si (parâmetro de interface 1, no BAKFAA).

Antes do início do processo iterativo, devem ser arbitrados módulos de resiliência iniciais (“sementes”) para as camadas. Em todas as retroanálises realizadas, foram definidos módulos iniciais relativamente baixos, visando evitar a compensação modular de uma camada por outra. Após carregar as informações, iniciou-se o processo iterativo até o ponto em que o ajuste de módulos de resiliência gerasse uma bacia teórica bastante aproximada daquela encontrada em campo, conforme Figura 3.15.

Material Coef. de Poisson

Concreto Asfáltico 0,35

Brita Graduada Simples 0,40

Macadame Seco 0,40

Figura 3.15 – Exemplo da apresentação dos resultados de ajuste de uma bacia no software BAKFAA

Pode-se perceber que as deflexões colocadas no programa estão em milésimos de milímetro (micrometros, ou seja, 10-3 mm) e não em centésimos de milímetro (10-2 mm) como é usualmente definido o parâmetro deflexão no Brasil, historicamente, devido ao longo tempo de uso da VB (que tem somente este nível de precisão).

O BAKFAA verifica internamente a precisão do ajuste das bacias pela aplicação da ferramenta RMS de função absoluta. Esse erro, fornecido pelo programa, é a soma dos valores absolutos das diferenças entre as deflexões medidas e calculadas em cada distância de leitura, sendo exibidos na unidade com a qual está sendo trabalhada a bacia de deflexão analisada, ou seja, no caso do BAKFAA, em milésimos de milímetros. Ao final das iterações, para tornar os valores mais sensíveis, todas as bacias deflectométricas (medidas e calculadas) e erros informados pelo BAKFAA foram convertidos para a unidade mais usual, o centésimo

de milímetro. Posteriormente, os dados foram aplicados nas Equações 2.17 e 2.18 para verificação da confiabilidade de retroanálise segundo os critérios do erro admissível às distâncias de aplicação da carga e da raiz média quadrática relativa. As retroanálises com erros acima daqueles especificados na Tabela 3.4 foram desconsideradas.

Para definir o módulo de resiliência característico das camadas de cada trecho, para cada um dos carregamentos, foi aplicado o procedimento de análise estatística descrito pelo PRO 011/79, do antigo DNER. O intervalo de aceitação para os módulos de resiliência retroanalisados está representado na Equação 3.2.

Onde:

x = Média do n valor de módulo de resiliência da camada;

z = Coeficiente de majoração, em função do número de amostras; DP = Desvio padrão da amostra.

Para maior confiabilidade nos resultados, utilizou-se z = 2,0. Os dados fora do intervalo determinado pela Equação 3.2 foram retirados e os valores de média e desvio padrão novamente calculados. Esse processo se repetia até que a média de cada camada fosse obtida pelo conjunto de valores dentro do intervalo de aceitação. A média final foi adotada como o valor característico de módulo de resiliência de cada camada (valor representativo da rigidez do material depois de finalizado o processo estatístico), determinado em cada levantamento. Vale salientar que esse procedimento de análise estatística foi realizado com os módulos de resiliência determinados por retroanálise a partir de todos os programas utilizados nessa pesquisa. Ou seja, todos os valores médios de rigidez apresentados, obtidos tanto a partir de ensaios com VB quanto a partir do FWD, foram submetidos ao mesmo filtro estatístico, independente do programa computacional com o qual este foi determinado.

A partir dos resultados, foram escolhidas as bacias dos Trechos 1 e 2 (no mínimo cinco bacias), determinadas com o equipamento FWD com as quais foi alcançado o melhor ajuste entre as bacias teóricas e de campo, em cada um dos quatro níveis de carga com os quais foram realizados os ensaios. O Trecho 3 foi excluído deste procedimento devido às maiores variações dos módulos resilientes

determinados por retroanálise nas diferentes estacas do trecho. Acreditou-se assim que o Trecho 3 poderia causar imprecisões nas conclusões retiradas a partir de análises mais detalhadas.

Determinadas as bacias com maior precisão nos resultados, nos Trechos 1 e 2, foi realizada a retroanálise sem nenhuma correção das bacias de campo em função da temperatura (as retroanálises a partir de bacias determinadas com o carregamento de 40kN foram realizadas sem correção de temperatura para todas as estacas, visando obter a correlação entre os valores de rigidez obtidos com ensaios com VB e FWD). As mesmas bacias tiveram apenas a primeira distância de leitura (D0 – abaixo do ponto de aplicação de carga) corrigida para a temperatura de 25ºC

(mediante aplicação da Equação 3.1) e os procedimentos de retroanálise foram repetidos. Esse processo ocorreu também com a correção de temperatura nas distâncias de leitura D0 e D1. Finalizando essa etapa, foram corrigidas em função da

temperatura as leituras nas distâncias D0, D1 e D2; assim, a retroanálise foi

novamente realizada.

Entende-se que esses pontos (D0, D1 e D2) fornecem as leituras

deflectométricas com maior influência da compressão elástica na camada de revestimento, composta por concreto asfáltico, material sensível à variação da temperatura, diferentemente dos demais componentes da estrutura do pavimento. Sendo assim, buscou-se verificar qual seria a influência da correção dessas distâncias de leitura, em função da temperatura, no resultado de rigidez das camadas.

Também utilizando o BAKFAA e com as mesmas bacias escolhidas para a avaliação da influência da correção de temperatura no valor de rigidez das camadas, os procedimentos de retroanálise foram repetidos com a condição total de aderência entre as camadas do pavimento (para a interface de todas as camadas). Nesse momento, buscou-se avaliar a influência das condições de interface no valor de rigidez obtido a partir do processo iterativo, utilizando apenas as bacias deflectométricas corrigidas, com a Equação 3.1, para a temperatura de referência.

As Tabelas 3.6 e 3.7 quantificam, respetivamente para as Campanhas 1 e 2, 3 e 4, os procedimentos de retroanálise realizados com o programa BAKFAA e as correções efetuadas nas bacias obtidas em campo, a partir dos ensaios com o equipamento FWD.

Tabela 3.6 – Quantitativo de retroanálises realizadas nesta pesquisa com o BAKFAA nas Campanhas 1 e 2

Totalizaram-se, portanto, 2.667 procedimentos de retroanálises com o programa BAKFAA. Vale salientar que, em nenhum momento, nas retroanálises realizadas neste trabalho, tanto com o BAKFAA quanto com os demais programas utilizados, as bacias deflectométricas foram corrigidas em relação aos carregamentos de referência (20, 40, 60 e 80kN).

Essa metodologia foi definida devido às rotinas de cálculo dos programas utilizados, os quais efetuam as iterações considerando o pulso de carga informado pelo usuário. Portanto, considerou-se importante manter as cargas exatas aplicadas em campo, evitando alterações desnecessárias nas bacias deflectométricas medidas.

Trecho 1 Trecho 2 Trecho 3 Trecho 1 Trecho 2 Trecho 3

FWD 20kN 30 30 26 30 30 26 FWD 40kN 30 30 26 30 30 26 FWD 60kN 30 30 26 30 30 26 FWD 80kN 30 30 26 30 30 26 FWD 20kN 12 14 - 10 5 - FWD 40kN 10 12 - 8 7 - FWD 60kN 8 12 - 6 6 - FWD 80kN 8 10 - 9 11 - FWD 20kN 12 14 - 10 5 - FWD 40kN 15 15 13 15 15 13 FWD 60kN 8 12 - 6 6 - FWD 80kN 8 10 - 9 11 - FWD 20kN 12 14 - 10 5 - FWD 40kN 10 12 - 8 7 - FWD 60kN 8 12 - 6 6 - FWD 80kN 8 10 - 9 11 - FWD 20kN 12 14 - 10 5 - FWD 40kN 10 12 - 8 7 - FWD 60kN 8 12 - 6 6 - FWD 80kN 8 10 - 9 11 - FWD 20kN 12 14 - 10 5 - FWD 40kN 10 12 - 8 7 - FWD 60kN 8 12 - 6 6 - FWD 80kN 8 10 - 9 11 - 315 363 117 292 273 117 Total Bacias parcialmente corrigidas (D0, D1 e D2) para 25°C Campanha 2 Bacias parcialmente corrigidas (D0) para 25°C Bacias parcialmente corrigidas (D0 e D1) para 25°C Bacias totalmente corrigidas para 25°C Campanha 1 Bacias totalmente corrigidas para 25°C (interfaces aderidas)

Bacias sem nenhuma correção

Tabela 3.7 - Quantitativo de retroanálises realizadas nesta pesquisa com o BAKFAA nas Campanhas 3 e 4