DAVID SILVA- TCC I

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

DAVID VINICIUS DA SILVA

AVALIAÇÃO DO ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL EM DUAS

RODOVIAS ESTADUAIS DO ESTADO DE MATO GROSSO

SINOP-MT

2015/2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

DAVID VINICIUS DA SILVA

AVALIAÇÃO DO ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL EM DUAS

RODOVIAS ESTADUAIS DO ESTADO DE MATO GROSSO

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof. Orientador: Raul Tadeu Lobato Ferreira.

SINOP-MT

2015/2

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Resumo das causas e tipos de deformação permanente ... 16

Tabela 2 - Níveis de serventia ... 18

Tabela 3 - IES – Índice do Estado da superfície do pavimento ... 25

Tabela 4 - Valor de ponderação ... 35

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Vista geral do equipamento MERLIN ... 18

Figura 2 - Princípio de funcionamento de equipamento tipo-resposta ... 19

Figura 3 - Perfilômetros a laser ... 19

Figura 4 - Trinca Isolada – Longitudinal ... 20

Figura 5 - Trinca Interligada – Tipo Couro de Jacaré ... 21

Figura 6 - Afundamento de Trilha de Roda ... 21

Figura 7 - Corrugações/Ondulação ... 21

Figura 8 - Esxudação ... 22

Figura 9 - Desgaste/Desgregação ... 22

Figura 10 - Panela/Buraco... 22

Figura 11 - Escorregamento ... 23

Figura 12 - Exemplo de extração de corpos de prova e de poço de sondagem... 26

Figura 13 - Equipamento para avaliação expedita do módulo elástico do pavimento...27

Figura 14 - Viga Benkelman ... 28

Figura 15 – Dynaflect ... 28

Figura 16 - Falling Weight Deflectometer (FWD) ... 28

Figura 17 - Esquema da bacia de deformação e da deformada ... 29

Figura 18 - Esquema do Raio de Curvatura e da Bacia de Deflexões ... 30

Figura 19 - Vista aérea da Rodovia João Adão Scheeren/MT-140 ... 31

Figura 20 - Vista aérea da Rodovia MT-220... 31

Figura 21 - Identificação dos subtrechos homogêneos ... 32

Figura 22 - Estaçõe em pistas simples ... 32

Figura 23 - Treliça de alumínio padronizada ... 33

LISTA DE ABREVIATURAS

CNT – Confederação Nacional do Transporte CR – Seção de corte em rochas

DENATRAN – Departamento Nacional de Trânsito

DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes FWD – Falling Weight Deflectometer

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICPF – Índice de condição de pavimento flexível IES – Índice de estado de superfície

IF – Índice de fissuração

IGG – Índice de Gravidade Global IGI – Índice de Gravidade Individual LVC – Levantamento Visual Continuo NDT – Nondestructive Deflection Testing SMA – Seção mista lado de aterro

SMC – Seção mista lado do corte TRI – Trilhos de roda internos TRE – Trilhos de roda externos VSA – Valor de serventia atual

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Avaliação do Índice de Gravidade Global em Duas Rodovias Estaduais do Estado de Mato Grosso

2. Tema: Engenharia Civil (30100003)

3. Delimitação do Tema: Pavimentos (30103053) 4. Proponente: David Vinícius da Silva

5. Orientador: Prof. Raul Tadeu Lobato Ferreira

6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT – Universidade do Estado de Mato Grosso

7. Público Alvo: Profissionais, acadêmicos, empresas de pavimentação e sociedade em geral

8. Localização: Rodovia João Adão Acheeren/MT-140 e Rodovia MT – 220 9. Duração: 8 meses

SUMÁRIO

5.2 Deterioração dos Pavimentos Asfálticos ... 15

5.2.1 Mecanismos de Trincamento ... 15

5.2.2 Mecanismos de Deformação ... 15

5.2.3 Mecanismos da Desagregação ... 16

5.2.4 Vida Útil do Pavimento ... 16

5.2.5 Gatilhos para Restauração ... 17

5.3 Avaliação do Desempenho Funcional ... 17

5.3.1 Serventia ... 17

5.3.2 Irregularidade Longitudinal ... 18

5.3.3 Defeitos de Superfície ... 19

5.3.4 Avaliações Funcionais objetivas ... 23

5.3.5 Avaliações Visuais objetivas ... 24

5.3.6 Avaliações Funcionais Subjetivas ... 25

5.4 Avaliação do Desempenho Estrutural ... 26

5.4.1 Métodos de Avaliação ... 26

5.4.1.1 Equipamentos de avaliação estrutural não destrutiva ... 27

5.4.2 Análise Estrutural em função do Desempenho Funcional ... 30

6 METODOLOGIA DA PESQUISA ... 31

6.1 Locais de Estudo... 31

6.2 Métodos ... 32

6.2.1 Determinação do Índice de Gravidade Global - IGG ... 32

6.2.1.1 Frequência relativa ... 34

6.2.1.2 Índice de Gravidade Individual - IGI ... 34

6.2.2 Inventário das condições de superfície de avaliação ... 35

7 RECURSOS HUMANOS e materiais ... 37

8 CRONOGRAMA ... 38

9 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 39

10ANEXO A ... 41

10.1Formulários e planilhas para determinação do IGG ... 41

1 INTRODUÇÃO

Ao se pensar em engenharia como sendo o conhecimento científico, econômico, social e prático aplicado com o objetivo de desenhar, construir, melhorar e manter o meio em que vivemos sabe-se que nesse processo de criação e aperfeiçoamento a engenharia une vários conhecimentos particularizados com o intuito de viabilizar as utilidades, levando em consideração a sociedade, a técnica, a economia e o meio ambiente.

De maneira mais especifica, a Engenharia Civil então integra esses conhecimentos tão abrangentes e particulariza uma série de ramos especializados. A engenharia civil é uma ciência já aplicada desde muito por povos antigos e que a cada momento nova descoberta é feita e muita coisa desenvolvida e melhorada. Por exemplo, as técnicas de pavimentação ao longo da apresenta muitos estudos e métodos que já foram realizados com o objetivo de inovar e procurar melhorias na área de projetos, execução e manutenção. Embora a pavimentação é uma atividade já praticada a várias décadas no Brasil ainda há o que evoluir e ser melhorado.

Dados da Confederação Nacional do Transporte - CNT mostram que o Brasil possui uma malha rodoviária em condições insatisfatórias aos usuários tanto no quesito desempenho, quanto no quesito segurança e economia. Vários fatores como tráfego, má execução, condições do solo aplicado à pavimentação, condições climáticas dentre outros colaboram para que a realidade seja essa, o que a cada ano que passa torna mais grave as condições com a deterioração das nossas rodovias.

Diante disso é necessário que pesquisas que relacionem características que avaliem e confiram melhorias ao pavimento sejam fomentadas, contribuindo cada vez mais com a sociedade e com a comunidade acadêmica. Dentro desse contexto é importante refletir sobre quais os problemas dos pavimentos de algumas regiões do Brasil como, por exemplo, no estado de Mato Grosso, onde foi preciso uma ação do governo nomeada de Consórcios Rodoviários e Agroestradas para fazer a recuperação de 96km da rodovia MT-449 no norte do Estado e em vários trechos da BR- 163 que estavam danificados (BERNUCCI, 2008). Se tais trechos necessitaram de recuperação, significa que estavam em mau estado de conservação. Esta condição de elevada deterioração resulta em gastos substanciais com manutenção e reconstrução precoce dos pavimentos. Tais “investimentos” são incabíveis tendo em vista que essa situação poderia ser facilmente contornada fazendo-se mais

investimentos em equipamentos de laboratório e de campo que possibilitem uma melhor avaliação dos materiais e dos métodos de projeto e execução. O cenário exposto torna clara a necessidade de se continuar pesquisando técnicas e avaliando os pavimentos existentes, através um levantamento de suas reais condições, e assim realizar uma avaliação funcional, para melhorar a qualidade das atividades e técnicas utilizadas no projeto, execução e manutenção das vias no país.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

A manutenção das rodovias na região de Sinop-MT, assim como no Estado de Mato Grosso é de vital importância para a economia da região, visto que o estado está entre um dos maiores produtores de grãos do país. As rodovias são vias de acesso interurbanos que facilitam a locomoção de pessoas, produtos e serviços, interligando grandes centros. Essas estruturas devem resistir aos esforços do tráfego e a ação das intempéries, para oferecer ao usuário, permanentemente, um tráfego econômico, confortável e seguro (BERNUCCI, 2008).

Da porcentagem de rodovias existentes no Brasil, a grande maioria é constituída por pavimentos flexíveis (SOUZA, 2004), cuja serventia é afetada principalmente pela ação combinada do tráfego e das condições ambientais (BERNUCCI, 2008). A região apresenta um clima equatorial, com duas estações bem definidas. Um período de seca, com duração de até 5 meses, caracterizando o inverno, e uma estação úmida, caracterizando o verão (MAITELLI, 2005). A associação das solicitações do tráfego com os períodos de elevada chuva características do clima local aceleram o processo de deterioração.

Quando certos estágios de deterioração do pavimento são atingidos deve-se buscar uma solução imediata, evitando que a degradação da estrutura aumente. As atividades de manutenção consistem em ações programadas que se diferenciam em função do grau de deterioração e do desempenho que o pavimento apresenta. De modo geral, quanto mais elevada a deterioração, mais caras são as atividades de manutenção. (DNIT,2006b). Segundo a Confederação Nacional de Transporte – CNT (CNT, 2014) a maioria dos investimentos necessários para a manutenção das rodovias no estado de Mato Grosso consistem em serviços de recuperação, que de acordo com DNIT (2006b) são atividades de custo elevado.

Dessa forma a análise das condições de superfície auxiliam na escolha de uma solução técnica e economicamente viável em função do grau de deterioração da estrutura e do momento propício para a execução desses serviços (DNIT, 2006b).

Sendo assim, percebe-se a relevância do levantamento das condições de superfície, por meio da contagem, classificação e quantificação das patologias e da medida das deformações permanentes nas trilhas de roda, para o monitoramento do desempenho das rodovias, tendo em vista a importância que o sistema viário possui para o desenvolvimento econômico da região de Sinop-MT.

3 JUSTIFICATIVA

A região de Sinop tem sido uma área de grande expansão urbana e econômica, estando localizada no Norte do Mato Grosso. De acordo com os Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, o crescimento da população sinopense nos últimos 15 anos foi de aproximadamente 74% (IBGE ,2015). Sinop também é conhecida como o polo regional de educação, do extrativismo agrícola e também como a cidade principal da região, pois nela se encontra uma diversidade de empresas, sendo um meio de abastecimento das regiões vizinhas (OLIVEIRA, CHAGAS E SOUZA, 2010). Por esse motivo as populações das regiões limítrofes vêm até ela em busca de suprimentos, e serviços.

A manutenção de pavimentos se torna importante não só por este aspecto, mas também pelo sistema rodoviário ser o principal meio para o transporte da produção agrícola. A economia, o desenvolvimento e o posicionamento estratégico da região são os principais fatores responsáveis pelo aumento do tráfego nas rodovias da região de Sinop (DENATRAN, 2015). As solicitações associadas ao tráfego quando combinadas com as características do clima da região, que se resume em dois períodos bem definidos de elevada chuva e grande seca, contribuem ainda mais com a deterioração dos pavimentos asfálticos. Tendo em vista a importância que as obras rodoviárias apresentam para a economia e para a população da região, a necessidade de manutenção dos pavimentos se torna ainda maior (CNT, 2015).

Segundo a CNT (2015) o estado de conservação das rodovias do Estado de Mato Grosso é deplorável, e requer serviços de elevado custo para recuperação da estrutura. Neste prisma, é de suma importância buscar monitorar a evolução da deterioração dos pavimentos para identificar momentos oportunos dentro do ciclo de vida da rodovia que permita intervenções de baixo custo capazes de reduzir a deterioração, prolongando a vida útil da estrutura.

4 OBJETIVOS

4.1 Objetivo Geral

Avaliação do desempenho funcional de duas rodovias estaduais do Estado de Mato Grosso através das condições de superfície de segmentos homogêneos.

4.2 Objetivos Específicos

 Classificar o estado geral dos segmentos homogêneos, em função da incidência de defeitos de superfície através do Índice de Gravidade Global – IGG;

 Verificar a existência de indicativos de comprometimento estrutural (trincamento e afundamento nas trilhas de roda excessivos);

 Correlacionar parâmetros e indicar a intensidade dos serviços de manutenção para os segmentos avaliados;

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Serão abordados inicialmente os principais fundamentos relacionados ao tema dessa pesquisa, para tanto serão expostos conceitos e definições que tornarão possível a abordagem de assuntos referentes a deterioração dos pavimentos asfálticos que é o principal objeto de estudo dessa pesquisa.

5.1 Pavimento

Segundo Bernucci (2008) pavimentos são estruturas formadas por várias camadas sobre uma única superfície, tendo a destinação de suportar os esforços advindos do tráfego e do clima, e assim propiciar aos usuários uma melhoria nas condições do tráfego dando-lhe maior segurança, conforto e economia. A grande evolução das técnicas de pavimentação, tem proporcionado o desenvolvimento do sistema de transporte terrestre, beneficiando os usuários das rodovias aumentando a qualidade do transporte com um fluxo mais constante e seguro para cargas e passageiros, e proporcionando economia reduzindo o desgaste de veículos.

O desempenho satisfatório das funções de um pavimento está relacionado com seu estado de conservação, principalmente no que se refere a segurança no tráfego de veículos, pois o número acidentes, muitas vezes são causados pela má conservação das rodovias. Os tipos de pavimentos de rodovias, são basicamente dois: os rígidos e os flexíveis. Sendo que o pavimento rígido pode ser conhecido por pavimento de concreto de cimento, e o pavimento flexível como pavimento asfáltico.

Os pavimentos rígidos são aqueles em que o revestimento apresenta elava rigidez e absorve basicamente todos os esforços oriundo do tráfego (DNIT, 2006a). Dessa forma as tensões tem uma melhor distribuição na camada de fundação (DER, 2006). Os pavimentos flexíveis, objeto de estudo dessa pesquisa, são aqueles cujo revestimento é feito por uma mistura de agregados e ligantes asfálticos e é constituído por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. Em decorrência das solicitações do tráfego todas as camadas sofrem deformação distribuindo entre si a carga aplicada (BERNUCCI, 2008 e DNIT, 2006b).

5.2 Deterioração dos Pavimentos Asfálticos

Assim como a maioria das obras de engenharia, os pavimentos passam por um processo natural de deterioração e desgaste. Neste tópico será discorrido sobre as formas de deterioração dos pavimentos asfálticos.

5.2.1 Mecanismos de Trincamento

Para se chegar à análise das formas de deterioração do pavimento, é necessário identificar as causas que o levaram a chegar neste estágio, bem como analisar a técnica mais adequada para sua restauração. (DNIT, 2006b).

O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2006b) descreve que “os revestimentos betuminosos tendem a trincar em algum estágio de suas vidas sob as ações combinadas do tráfego e das condições ambientais, por meio de um ou mais mecanismos”. Assim, percebe-se que os pavimentos asfálticos sofrerão no decorrer de sua existência trincamentos devidos ao próprio tráfego, e as condições ambientais a que é exposto.

Segundo DNIT (2006b) as trincas são conceituadas como um defeito encontrado no revestimento, causando a exposição das camadas que compõe a estrutura à ação das intempéries e o enfraquecimento da mesma. A partir do momento que se inicia o trincamento e a estrutura fica suscetível às variações climáticas, há uma redução da sua capacidade estrutural, e uma intensificação da deterioração.

Quando o pavimento apresentar trincamento deve-se buscar imediatamente a sua restauração, pois por meio dele podem aparecer outras deformações. Por esse motivo o trincamento é um importante parâmetro de avaliação dos pavimentos no que diz respeito a manutenção. (DNIT, 2006b)

5.2.2 Mecanismos de Deformação

Segundo o DNIT (2006b) outra modalidade de deterioração do pavimento é a deformação, que pode se dar, por afundamento nas trilhas, deformações plásticas no revestimento ou depressões, causando irregularidades no pavimento asfáltico, contribuindo para grandes riscos no transporte de cargas e na segurança dos usuários. As causas das deformações dos pavimentos podem ser associadas ou não com o carregamento, conforme pode ser verificar pelas informações expostas na Tabela 1.

Tabela 1 - Resumo das causas e tipos de deformação permanente

Causa Geral Causa específica Exemplo de defeitos

Associada com o carregamento

Carregamento concentrado ou em excesso

Fluência plástica (ruptura por cisalhamento) Carregamento de longa duração

ou estático

Deformações ao longo do tempo (creep)

Grande número de repetições

de carga Afundamento nas trilhas de roda

Não associada com o carregamento

Subleito constituído de solo

expansivo Inchamento ou empolamento

Solos compressíveis na

fundação do pavimento Recalque diferencial Fonte: DNIT, 2006b.

5.2.3 Mecanismos da Desagregação

Outro aspecto observado nas causas de deterioração dos pavimentos asfálticos é a desagregação que se dá pela perda do agregado superficial decorrente da ruptura do material betuminoso ou pela falta de aderência entre o ligante e o agregado. (DNIT, 2006b). Segundo Silva (2008) a ruptura do material betuminoso se dá pela evaporação e oxidação (envelhecimento), decorrentes da ação do tráfego e do intemperismo, ou ainda por falhas executivas como superaquecimento ou falta do ligante. De acordo com DNIT (2006b) a falta de aderência decorre das impurezas ou contaminação do agregado ou ainda pela incompatibilidade dos materiais.

5.2.4 Vida Útil do Pavimento

O ciclo de vida de um pavimento se refere ao período para o qual a estrutura foi projetada, no início deste período ele está em seu perfeito estado e apresenta bom desempenho funcional e estrutural, porém com o passar do tempo ele vai se deteriorando, isto ocorre devido a variações climáticas e o próprio uso do pavimento (DNIT, 2006b).

Dessa forma, mesmo que o pavimento não esteja em um estado de total degradação é importante e necessário sempre realizar a manutenção do mesmo, evitando intervenções intensas e dispendiosas e readequando a capacidade estrutural

do pavimento quando o tráfego apresentar uma tendência de aumento. Segundo DNIT (2006b) essa readequação é feita embasada na avaliação estrutural da rodovia. 5.2.5 Gatilhos para Restauração

Para definição das atividades de manutenção dos pavimentos é necessário observar os fatores relacionados ao seu desempenho através da determinação de parâmetros de qualidades que orientem as escolhas das atividades para a recuperação da serventia do pavimento (DNIT, 2006b).

Segundo o DNIT (2006b) os parâmetros observados para decisão da modalidade dos serviços de manutenção são:

 Trincamento (principalmente por fadiga);  Desgaste;

 Panela ou buracos;

 Afundamento nas trilhas de roda;  Irregularidade longitudinal;

 Resistência à derrapagem.

5.3 Avaliação do Desempenho Funcional

A avaliação funcional de um pavimento relaciona-se à apreciação da superfície dos pavimentos e como a condição desta influencia no conforto ao rolamento (BERNUCCI, 2008). O desempenho funcional de um pavimento está diretamente relacionado com sua serventia, as irregularidades longitudinais e com a condição de superfície do pavimento.

5.3.1 Serventia

O valor de serventia é um valor que varia de 0 à 5 que consiste em uma nota atribuída por um grupo de avaliadores referente ao grau de conforto de rolamento que o pavimento proporciona. Esses valores classificam o pavimento através de um conceito conforme pode ser observado na Tabela 2.

Tabela 2 - Níveis de serventia

Padrão de conforto ao rolamento Avaliação (faixa de notas)

Excelente 4 a 5

Bom 3 a 4

Regular 2 a 3

Ruim 1 a 2

Péssimo 0 a 1

Fonte: DNIT, 2003e.

5.3.2 Irregularidade Longitudinal

A irregularidade longitudinal consiste num conjunto de desvios que a superfície do pavimento apresenta e afeta diretamente o conforto de rolamento, o efeito dinâmico das cargas e drenagem superficial da via (BERNUCCI, 2008).

Segundo o DNIT (2006b) a medida desse parâmetro pode ser feita por sistemas de medidas diretas do perfil (método do nível e mira), sistemas de medidas indiretas do perfil MERLIN do TRRL, conf. Figura 1, sistemas medidores tipo resposta Maysmeter, conf. Figura 2, e sistemas de medida com sonda sem contato, Perfilômetros a laser ou acústicos, conf. Figura 3.

Figura 1 - Vista geral do equipamento MERLIN

Figura 2 - Princípio de funcionamento de equipamento tipo-resposta Fonte: BERNUCCI, 2008.

Figura 3 - Perfilômetros a laser Fonte: BERNUCCI, 2008.

5.3.3 Defeitos de Superfície

Os defeitos de superfície são os danos ou deteriorações na superfície dos pavimentos asfálticos que podem ser identificados a olho nu e classificados segundo uma terminologia normatizada pelo DNIT (2003a).

O monitoramento desses defeitos é importante e necessário para verificar o estado de conservação dos pavimentos, como também para indicar a melhor solução de manutenção para o caso.

As deteriorações dos pavimentos se inicia desde o momento em que a estrutura é liberada ao tráfego, neste caso devido a erros existentes no momento de

sua execução, ou após um período de utilização pela ação do tráfego, neste caso sendo do próprio desgaste natural de suas estruturas (BERNUCCI, 2008).

Segundo Bernucci (2008) os principais fatores que contribuem para redução da vida da pavimentação asfáltica são: erros de projeto; erros ou inadequações na seleção, na dosagem ou na produção de materiais; erros ou inadequações construtivas; e erros ou inadequações nas alternativas de conservação e manutenção. Os erros relacionados ao projeto podem ser falhas na contagem do tráfego e com o dimensionamento, os erros relacionados às inequações na seleção de materiais podem ser a seleção incorreta de solo, agregados ou ligante asfáltico, entre os erros e problemas construtivos observa-se espessuras maiores ou menores que as previstas em projeto, compactação inadequada da solo, propiciando deformações e afundamentos, uso de equipamentos de má qualidade, entre outros, e os erros na escolha de alternativas de conservação e manutenção podem favorecer a ocorrência de novas anomalias (BERNUCCI, 2008).

Segundo DNIT (2003a) as principais patologias que se manifestam nos pavimentos asfálticos são:

 TRINCAS: são descontinuidades com largura superior às Fissuras (FI), as quais só são visíveis à distância inferior a 1,5 m, as trincas no revestimento podem ser devido à fadiga ou não (SILVA,2008). As trincas podem ser isoladas transversais ou longitudinais conforme as Figura 4, ou interligadas conforme a Figura 5.

Figura 4 - Trinca Isolada – Longitudinal Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

Figura 5 - Trinca Interligada – Tipo Couro de Jacaré Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

 AFUNDAMENTOS (A): os afundamentos são derivados de deformações permanentes seja do revestimento asfáltico ou de suas camadas subjacentes, incluindo o subleito, eles são classificados em afundamentos plásticos ou de consolidação, de acordo com a Figura 6 (BERNUCCI, 2008).

Figura 6 - Afundamento de Trilha de Roda Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

 CORRUGAÇÕES (O): são várias ondulações transversais ao eixo da via em intervalos menor que 3 m, são chamadas também de escorregamento de massa, conforme a Figura 7 (SILVA, 2008).

Figura 7 - Corrugações/Ondulação

 EXSUDAÇÃO (EX): excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do ligante através do revestimento, representada pela Figura 8 (DNIT, 2003a).

Figura 8 - Esxudação

Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

 DESGASTE OU DESAGRAGAÇÃO (D): decorre do desprendimento de agregados da superfície ou ainda da perda de material betuminoso junto aos agregados, como pode ser visto na Figura 9 (BERNUCCI, 2008).

Figura 9 - Desgaste/Desgregação Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

PANELA (P): é uma cavidade ou buraco que se forma no revestimento e pode atingir a base representada pela Figura 10, para corrigir esta ocorrência é executado o Remendo (R) de superfície ou profundo (SILVA,2008).

Figura 10 - Panela/Buraco

 ESCORREGAMENTO (E): Deslocamento do revestimento em relação à camada subjacente do pavimento, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua conforme a Figura 11 (DNIT, 2003a).

Figura 11 - Escorregamento

Fonte: DNIT, 2003a apud DAER – RS, 1978.

Existe ainda algumas patologias não normatizadas que se manifestam nos pavimentos asfálticos, tais como: polimento caracterizado pela inexistência ou pouca quantidade de agregado na superfície do pavimento, bombeamento de finos que decorre do movimento de terra através das trincas até a superfície do pavimento, e inchamento que ocorre devido à expansão dos constituintes de alguma camada.

Neste sentido se faz necessário observar que para que haja uma redução nos defeitos da pavimentação asfáltica é indispensável analisar as instruções pré e pós obra, devendo ser observada todas as etapas da execução, bem como a utilização e manutenção correta dos pavimentos, o que prolongaria seu tempo de vida útil.

5.3.4 Avaliações Funcionais objetivas

Ao realizar um estudo de uma pavimentação asfáltica, primeiramente deve ser feito um levantamento de suas reais condições, e assim realizar uma avaliação funcional.

Para se verificar a qualidade e grau de utilidade do pavimento asfáltico é necessário realizar uma avaliação de suas funções, devendo ser averiguado suas deformidades e suas possíveis causas, e posteriormente classificar seu estado geral, se utilizando de indicadores numéricos. (BERNUCCI, 2008)

O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2003b e 2003c) estabelece metodologias para a avaliação funcional objetiva dos pavimentos. O procedimento 006/2003 traz recomendações para um levantamento sistemático e atribuição do Índice de Gravidade Global – IGG, objeto de estudo dessa pesquisa, que

pode ser empregado em projetos e reforço e geralmente precede e serve de embasamento para o levantamento estrutural (BERNUCCI, 2008). O DNIT ainda traz recomendações através do procedimento 007/2003 para um levantamento que permita a avaliação da condição de superfície em subtrechos homogêneos de rodovias de pavimento flexível e semirrígido para gerência de pavimentos, estudos e projetos.

Em um projeto de restauração o Índice de Gravidade Global reflete as condições e funções dos pavimentos, conceituando-os de acordo com sua condição de superfície e diferenciando os casos e classificando-os. Contudo, em nenhum caso o conceito pode suprir a especificação do valor calculado, pois é possível que segmentos que apresentem o mesmo conceito possuírem valores de IGG diferentes. (BERNUCCI, 2008).

Dessa forma em um projeto de restauração sempre deve ser analisado o IGG, os conceitos e a referência dos valores calculados, devendo os parâmetros serem avaliados de forma conjunta, e não separadamente.

Um projeto de restauração eficiente deve ser precedido de um bom diagnóstico dos defeitos, com avaliações globais, analisando a origem das patologias, sendo que o valor do IGG é um índice que complementa o estudo do caso (BERNUCCI, 2008). 5.3.5 Avaliações Visuais objetivas

Outro meio de avaliação das estruturas de pavimentos asfálticos se dá pela avaliação visual, através do Levantamento Visual Contínuo -LVC. O DNIT através do procedimento 008/2003 fixa a metodologia exigida na avaliação visual da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos com base na determinação do valor do Índice de Estado de Superfície – IES. O valor do IES é obtido através do Índice de Gravidade Global Expedito – IGGE, e do Índice de Condição de Pavimentos Flexíveis – ICPF. O ICPF consiste em uma nota atribuída em função da avaliação visual, e o IGGE é calculado através da frequência e gravidade dos defeitos verificados visualmente, o IES classifica o pavimento de acordo com os valores apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 - IES – Índice do Estado da Superfície do pavimento

Descrição IES Código Conceito

IGGE ≤ 20 e ICPF > 3,5 0 A Ótimo IGGE ≤ 20 e ICPF ≤ 3,5 1 B Bom 20 ≤ IGGE ≤ 40 e ICPF > 3,5 2 20 ≤ IGGE ≤ 40 e ICPF ≤ 3,5 3 C Regular 40 ≤ IGGE ≤ 60 e ICPF > 2,5 4 40 ≤ IGGE ≤ 60 e ICPF ≤ 2,5 5 D Ruim

60 ≤ IGGE ≤ 90 e ICPF > 2,5 7 Ruim 60 ≤ IGGE ≤ 90 e ICPF ≤ 2,5 8

E Péssimo IGGE > 90 10 10

Fonte: DNIT, 2003d.

Segundo o DNIT (2003d) o levantamento visual contínuo do pavimento asfáltico é realizado por um veículo equipado com aparelho para medição e controle da velocidade, capaz de fornecer a velocidade desenvolvida e a distância percorrida e através do preenchimento de formulários.

5.3.6 Avaliações Funcionais Subjetivas

As avaliações funcionais subjetivas são outros procedimentos utilizados para verificação das condições dos pavimentos asfálticos. Esta avaliação consiste na análise funcional dos pavimentos flexíveis e semirrígidos, e é realizada por um grupo de peritos, que percorrerão o trecho a ser analisado em um veículo e indicarão se o local atende as exigências do trafego que sobre ele deve ser suportado, indicando assim o grau de conforto e suavidade do rolamento também chamado de Valor de Serventia Atual – VSA. Esse grau de conforto consiste em uma escala de valores que varia de 0,0 a 5,0, atribuindo aos pavimentos conceitos que variam de “péssimo” a “ótimo”, respectivamente (DNIT, 2003e).

Segundo o DNIT (2003e) esta avaliação é realizada por um grupo constituído de cinco avaliadores que devem apresentar uma certa sensibilidade de percepção para que as notas atribuídas por cada membro do grupo não apresentem grande variação.

5.4 Avaliação do Desempenho Estrutural

A avaliação estrutural está ligada a capacidade de carga que pode ser vinculada ao pavimento ou ao seu dimensionamento. Os defeitos das estruturas sobrevêm do elevado número de cargas, e de sua grande repetição, as quais causam deformações elásticas (recuperáveis), ou plásticas (permanentes) (BERNUCCI, 2008).

5.4.1 Métodos de Avaliação

Segundo Bernucci (2008) a avaliação estrutural de um pavimento pode ser feita por métodos destrutivos, semidestrutivos ou não-destrutivos.

Um método destrutivo é aquele que faz a avaliação de cada camada que constitui o pavimento através da realização de ensaios in situ e ensaios de laboratório com amostras extraídas pela abertura de trincheiras ou poços de sondagem (BERNUCCI, 2008).

Devido à natureza destrutiva deste método ele deve ser empregado em alguns lugares selecionados que representem cada segmento avaliado, evitando gastos excessivos e perturbações no desenvolvimento do tráfego de veículos em decorrência das interrupções na pista (BERNUCCI, 2008).

A Figura 12 exemplifica a aplicação de métodos destrutivos para análise da condição estrutural de pavimentos.

Figura 12 - Exemplo de extração de corpos de prova e de poço de sondagem Fonte: Dynatest, 2004 (apud BERNUCCI, 2008)

A extração de amostras do pavimento além de possibilitar a identificação dos materiais que constituem as camadas que formam o pavimento e a coleta de amostras para ensaios, permite também verificar a espessura das camadas que constituem o pavimento (BERNUCCI, 2008).

Os métodos semidestrutivos apresenta um caráter destrutivo menor que os métodos destrutivos. Esse tipo de avaliação consiste em aberturas de dimensões reduzidas, se comparadas às trincheiras ou poços de sondagem, que permitem o uso de equipamentos como cones dinâmicos de penetração e instrumentos para avaliação da capacidade de carga do terreno (BERNUCCI, 2008 apud TRICHÊS E CARDOSO, 2001 e TRICHÊS et al., 2004).

A Figura 13 mostra um equipamento para obtenção de parâmetros de forma expedita (aplicação de um método semidestrutivo).

Figura 13 - Equipamento para avaliação expedita do módulo elástico do pavimento Fonte: Abdou, 2005 (apud BERNUCCI, 2008).

Segundo Bernucci (2008) para uma análise de um trecho com grande extensão, e que permita várias repetições no mesmo ponto, a melhor forma de avaliação se dá pelas medidas de deflexão, que caracterizam o tipo de avaliação não destrutiva.

5.4.1.1 Equipamentos de avaliação estrutural não destrutiva

Os equipamentos utilizados em avaliações não-destrutivas (NDT –

nondestructive deflection testing), de acordo com Bernucci (2008) podem ser

classificados em: (i) carregamento quase-estático, que tem como principais exemplos o ensaio de placa e a viga Benkelman (Figura 14); (ii) carregamento vibratório, tendo como exemplo o dynaflect (Figura 15), que consiste em um equipamento montado em um veículo do tipo reboque (DNIT, 2010) ; e (iii) carregamento por impacto, tendo como principal exemplo o Falling Weight Deflectometer – FWD (Figura 16), que assim

como o dynaflect consiste um aparelho rebocável composto basicamente por uma célula de carga e geofones (DNIT, 2010).

Figura 14 - Viga Benkelman Fonte: Site Pavement Interactive, 2015

Figura 15 – Dynaflect

Fonte: Site Pavement Interactive, 2015

Figura 16 - Falling Weight Deflectometer (FWD) Fonte: DNIT, 2015

Importante ressaltar que cada um desses tipos de equipamentos geram valores numéricos de avaliação estrutural diferentes. Por esse motivo estes equipamentos devem ser conservados e com periodicidade devem ser calibrados conforme as determinações especificas para cada um deles (BERNUCCI, 2008).

No Brasil os aparelhos mais utilizados são: a viga Benkelman e o FWD. Estes tipos de aparelhamentos são utilizados para verificar a estrutura do pavimento, pela avaliação dos seguintes parâmetros:

 Deflexão máxima: deslocamento ou deformação sob o centro da carga (d), sendo a deflexão normalmente expressa em 10-2_{mm, conforme a Figura 17} (BERNUCCI, 2008)

Figura 17 - Esquema da bacia de deformação e da deformada

Fonte: DNIT, 2006b.

 Raio de curvatura: parâmetro que indica o arqueamento da deformada na sua porção mais crítica (formato da deformada), normalmente situado sob a carga e a 25 cm do centro da mesma, arco parabólico representado na Figura 18 (DNIT, 2006b).

 Deformada e bacia de deformação ou bacia deflectométrica: a bacia de deformação consiste na superfície deformada do pavimento, com formato aproximadamente elíptico, decorrente da aplicação de uma carga, e a deformada consiste na seção longitudinal dessa superfície conforme pode ser observado na Figura 17 e Figura 18 (DNIT, 2006b).

Figura 18 - Esquema do Raio de Curvatura e da Bacia de Deflexões

Fonte: BERNUCCI, 2008.

5.4.2 Análise Estrutural em função do Desempenho Funcional

O dimensionamento de reforço para o pavimento se relaciona com o desempenho funcional do pavimento. Os procedimentos A e B (procedimentos de dimensionamento de reforço), normatizados respectivamente pelo DNIT através da PRO 10/79 e PRO 11/79 e o procedimento 159/85 utilizam como base as condições de superfície do pavimento, utilizando como parâmetros de dimensionamento o levantamento superficial recomendado pela DNIT 007/2003 – PRO, a porcentagem de área com trincamento, a porcentagem de área desgastada, Índice de Fissuração – IF, porcentagem de afundamentos plásticos, as medidas de flecha verificadas nas trilhas de roda e o próprio IGG (DNIT, 2006b).

Todos esses parâmetros são obtidos através da avaliação funcional do pavimento por meio da avaliação da superfície. Com isso se percebe que além de indicar a necessidade de avaliações estruturais os dados obtidos com o monitoramento da superfície dos pavimentos fornece dados para o dimensionamento de reforço.

6 METODOLOGIA DA PESQUISA

6.1 Locais de Estudo

O estudo será realizado em duas rodovias rurais nas proximidades de Sinop-MT: 140, que liga a cidade de Sinop a Santa Carmem (Figura 19), e MT-220, que dá acesso a Juara-MT (Figura 20). Serão avaliados três trechos em cada rodovia.

Figura 19 - Vista aérea da Rodovia João Adão Scheeren/MT-140 Fonte: Google Earth (2015)

Figura 20 - Vista aérea da Rodovia MT-220 Fonte: Google Earth (2015)

Os trechos definidos para avaliação foram escolhidos através de uma avaliação visual levando em consideração sua condição de superfície e o conforto de rolamento, conforme recomenda o DNIT (2003c). Dentro de cada trecho homogêneo foi subdividido em três subtrechos de 100 metros. Para essa pesquisa os subtrechos foram definidos de forma adjacente, conforme pode ser observado na Figura 21.

Figura 21 - Identificação dos subtrechos homogêneos Fonte: Arquivo Pessoal, 2015.

6.2 Métodos

6.2.1 Determinação do Índice de Gravidade Global - IGG

A determinação do IGG será feita nos subtrechos homogêneos definidos em superfícies de avaliação determinadas de acordo com os parâmetros para a escolha dos pontos de estudo segundo a norma DNIT 006 – PRO (2003b) esquematizado na Figura 22. De acordo com DNIT (2003b) em pistas simples as estações são alocadas a cada 20 m, alternadas entre as faixas de rolamento, portanto, em cada faixa a cada 40m. Sendo a superfície de avaliação delimitada por demarcações feitas 3 m antes e 3 m após cada estaca alocada e pela largura da faixa de tráfego.

Figura 22 - Estaçõe em pistas simples Fonte: Bernucci, 2008.

Em uma planilha conforme o Quadro A 1 (Anexo A) anota-se as ocorrências dos defeitos apresentados no revestimento de acordo com suas respectivas terminologias e codificações (DNIT 005/2003 – TER), sendo que toda trinca isolada

será anotada como do tipo 1, e os remendos, independente da sua tipologia (superficial ou profundo) serão anotados apenas como remendos.

Paralelamente à anotação das patologias é feita a medida e anotação das flechas nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), registrando a maior flecha verificada em cada trilha para cada estação. A medida das flechas é feita com uma treliça de alumínio, padronizada, que possui uma régua móvel graduada em milímetros de acordo com a Figura 23.

Figura 23 - Treliça de alumínio padronizada Fonte: DNIT, 2003b.

Segundo DNIT (2003b) caso as estações apresentem alguma patologia que dificulte a medida da flecha a treliça pode ser deslocada, desviando da patologia e permitindo o registro de uma flecha dentro da estação considerada.

A identificação da seção de terraplanagem ocorrente na estação de avaliação deve ser feita da seguinte forma: “A” para seções em aterro; “C” para seções em corte; “SMA” para seção mista lado de aterro; “SMC” para seção mista lado de corte; “CR” para seções de corte em rocha; e PP para pontos de passagem.

Após a realização do inventário das patologias, é feita a determinação da média e da variância das flechas medidas nas trilhas de roda e a determinação de

parâmetros através das esquações a seguir para realizar o preenchimento da Quadro A 2 (Anexo A).

6.2.1.1 Frequência relativa

A frequência relativa (fr) é obtida através da equação 1.

n

100

fa

=

f



fa: frequência absoluta, corresponde ao número de vezes em que a ocorrência foi verificada;

n: número de estações inventariadas.

6.2.1.2 Índice de Gravidade Individual - IGI

O Índice de Gravidade Individual - IGI é calculado para cada uma das ocorrências inventariadas através da equação 2.

p r

f

f

=

IGI



fp: fator de ponderação, definido de acordo com a Tabela 4.

6.2.1.3 Índice de Gravidade Global - IGG

Por fim o Índice de Gravidade Global é definido pelo somatório dos Índices de Gravidade Individuais das ocorrências verificadas (equação 3).



IGI

=

IGG

Com a finalidade de conferir ao pavimento inventariado um conceito que retrate o grau de o grau de degradação atingido, é definida a correspondência apresentada na

Tabela 4 - Valor de Ponderação

Ocorrência Tipo

Codificação de ocorrências de acordo com a Norma DNIT 005/2002-TER “Defeitos nos pavimentos flexíveis e

semirrígidos – Terminologia”

Fator de Ponderação

fp

1 Fissuras e Trincas Isoladas (FI, TTC, TTL, TLC, TLL e TRR) 0,2

2 FC-2 (J e TB) 0,5

3

FC-3 (JE e TBE)

NOTA: Para efeito de ponderação quando em uma mesma estação forem constatadas ocorrências tipos 1, 2 e 3, só considerar as do tipo 3 para o cálculo da frequência relativa em percentagem (fr) e Índice de Gravidade Individual (IGI); do mesmo modo, quando forem verificadas ocorrências tipos 1 e 2 em uma mesma estação, só considerar as do tipo 2.

0,8

4 ALP, ATP e ALC, ATC 0,9

5 O, P, E 1,0

6 EX 0,5

7 D 0,3

8 R 0,6

Fonte: DNIT, 2003b

Tabela 5 - Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG

Conceitos Limites Ótimo 0 < IGG ≤ 20 Bom 20 < IGG ≤ 40 Regular 40 < IGG ≤ 80 Ruim 80 < IGG ≤ 160 Péssimo IGG > 160 Fonte: DNIT, 2003b

Além da treliça padrão a aparelhagem utilizada na avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos para inventário e classificação de ocorrências aparentes e deformações permanentes nas trilhas de roda é composta por: trena com 20m, giz, tinta, pincel, e formulários.

6.2.2 Inventário das condições de superfície de avaliação

O levantamento para o inventário das condições de superfície será feito nos subtrechos homogêneos definidos em superfícies de avaliação determinadas de acordo com os parâmetros para a escolha dos pontos de estudo segundo a norma

DNIT 007 – PRO (2003c) esquematizado na Figura 24. De acordo com DNIT (2003c) as superfícies de avaliação são posicionadas nos 6 metros finais e iniciais de cada segmento homogêneo com 100 metros de comprimento, sendo a superfície de avaliação delimitada pela largura da pista de rolamento. Totalizando em 6 superfícies de avaliação por segmento homogêneo, sinalizadas com A, B, C, D, E, e F.

Figura 24 - Três Subtrechos homogêneos de 100 m Fonte: Arquivo Pessoal, 2015.

Nessa superfícies é feito o levantamento das patologias anotando o comprimento das trincas e área afetada pelas demais patologias. Assim como na determinação do IGG será feita as medidas das flechas nas trilhas de roda com a treliça padrão, anotando o maior valor verificado em cada trilha. O registro das medidas de flecha e a representação esquemática da área das patologias será feito preenchendo o formulário apresentado na Figura A 1 (Anexo A).

7 RECURSOS HUMANOS E MATERIAIS

A coleta de dados para o presente estudo será realizada com os equipamentos disponíveis no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Mato Grosso campus de Sinop:

 Treliça de alumínio padronizada;

 Dispositivos de sinalização: cones e coletes refletivos; Ainda serão necessários para a realização desse trabalho:

Auxiliares no serviço de registro de imagens, em câmera fotográfica (objeto pessoal), e na sinalização dos pavimentos a serem analisados.

8 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2015 2016

NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAIO JUN

Revisão de Literatura Realização dos Levantamentos Análise dos Resultados Redação do Artigo Científico Conclusão e Defesa

9 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

BERNUCCI, L.B.; MOTTA, L.M.G.; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. Pavimentação Asfáltica. Rio de Janeiro: PETROBRÁS, ABEDA, 2008, 403 p.

CNT - CONFEDERAÇÃO NACIONAL DO TRANSPORTE.Boletim Estatístico – CNT – Julho 2015. Disponível em: <http://www.cnt.org.br>. Acesso em: 06 nov 2015. ______. Pesquisa CNT de rodovias em Mato Grosso. 2014. Pesquisa. Disponível em: <http://pesquisarodovias.cnt.org.br>. Acesso em: 03 nov. 2015.

______. Pesquisa CNT de rodovias em Mato Grosso. 2015. Pesquisa. Disponível em: <http://pesquisarodovias.cnt.org.br>. Acesso em: 03 nov. 2015.

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DNIT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de Pavimentação. 3. ed. Rio de Janeiro, 2006a. 93p.

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______. Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos. 3. ed. Rio de Janeiro, 2006b. 39p.

______. Manual de Recuperação de Pavimentos Rígidos. 3. ed. Rio de Janeiro, 2010. 25p.

______. DNIT 005/2003 - PRO - Defeitos nos pavimentos flexíveis e semirrígidos - Terminologia. Rio de Janeiro, 2003a.

______. DNIT 006/2003 - PRO - Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003b.

______. DNIT 007/2003 - PRO - Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de pavimentos flexíveis e semirrígidos para gerência de pavimentos e estudos e projetos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003c.

______. DNIT 008/2003 - PRO - Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003d.

______. DNIT 009/2003 - PRO - Avaliação subjetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003e.

FERREIRA, J.C.V. Cidades de Mato Grosso: Origem e Significado de Seus Nomes. 20a _{ed. Cuiabá – MT: Buriti, 2008, 215 p.}

GOOGLE. Software Google Earth. Disponível em: <http://earth.google.com/intl/pt/>. Acesso em: 03 nov. 2015.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Estimativa

Populacional de Sinop/MT. Painel. Disponível em:

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SOUZA, M. J. Patologias em Pavimentos Flexíveis. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), Universidade Anhembi Morumbi. São Paulo, 2004, 65 f.

10 ANEXO A

10.1 Formulários e planilhas para determinação do IGG

Quadro A 2. Planilha de cálculo do IGG

10.2 Ficha de Levantamento da Condição de Superfície do Pavimento

Figura A 1 - Formulário de Levantamento da Condição de Superfície de Pavimentos. Fonte: DNIT, 2003c.