UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
COECI - COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GIAN LUCAS SCHENATTO DOS SANTOS
AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO DA
RODOVIA PR-585 NO TRECHO ENTRE VERA CRUZ DO OESTE E
SÃO PEDRO DO IGUAÇU
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
TOLEDO - PR
2017
GIAN LUCAS SCHENATTO DOS SANTOS
AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO DA
RODOVIA PR-585 NO TRECHO ENTRE VERA CRUZ DO OESTE E
SÃO PEDRO DO IGUAÇU
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel, do curso de Engenharia Civil, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Orientador: Prof. DSc. Elmagno Catarino Santos Silva
TOLEDO - PR
2017
Ministério da Educação
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus Toledo
Coordenação do Curso de Engenharia Civil
TERMO DE APROVAÇÃO
Título do Trabalho de Conclusão de Curso de Nº 090
AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO DA
RODOVIA PR-585 NO TRECHO ENTRE VERA CRUZ DO OESTE E
SÃO PEDRO DO IGUAÇU
por
Gian Lucas Schenatto dos Santos
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi apresentado às 9:10 h do dia 06 de
Novembro de 2017 como requisito parcial para a obtenção do título Bacharel em Engenharia Civil. Após deliberação da Banca Examinadora, composta pelos
professores abaixo assinados, o trabalho foi considerado
APROVADO.
Profª M.a Patrícia Casarotto de Oliveira Profª Renathielly Fernanda da Silva (UTFPR – TD) (UTFPR – TD)
Prof DSc. Elmagno Catarino Santos Silva (UTFPR – TD)
Orientador
Visto da Coordenação Prof. Dr Fúlvio Natércio Feiber
Coordenador da COECI
AGRADECIMENTOS
A Deus, por tudo que conquistei ao longo dos cinco anos de curso.
Aos meus pais, à minha família e à minha namorada, por toda dedicação e apoio que me deram durante todos esses anos. Sem eles não seria possível atingir esse objetivo.
Ao professor Elmagno Catarino Santos Silva, pelo conhecimento compartilhado, pela dedicação, paciência e disponibilidade apresentada durante a elaboração do trabalho.
A todos os professores do curso de Engenharia Civil da UTFPR, pelos conhecimentos transmitidos, em especial às professoras da banca examinadora, pela atenção e contribuição ao trabalho.
Aos amigos que fiz na universidade, por toda ajuda que recebi ao longo do curso. Sou muito grato por tudo que fizeram por mim.
RESUMO
SANTOS, G. L. S. dos. Avaliação das condições de superfície do pavimento da rodovia PR-585 no trecho entre Vera Cruz do Oeste e São Pedro do Iguaçu. 2017. 81 f. Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Toledo, 2017.
A má qualidade de uma rodovia afeta diretamente as condições de conforto e segurança de seus usuários, bem como aumenta os custos operacionais dos veículos. O presente trabalho trata de um estudo sobre o estado de conservação da superfície do pavimento da rodovia PR-585, localizada na região oeste do Paraná, no trecho entre as cidades de Vera Cruz do Oeste e São Pedro do Iguaçu. Inicialmente, realizou-se um estudo sobre o pavimento, a partir de bibliografias, obtendo sua definição, classificação e sua estrutura de camadas. Além disso, foram apresentados os defeitos que ocorrem em pavimentos asfálticos, com base na classificação feita pelo DNIT, explicando suas possíveis causas. A pesquisa ainda apresentou os métodos de conservação dos pavimentos e também os componentes do sistema de drenagem de uma rodovia, explicando a função de cada um. A metodologia utilizada se baseia na Norma DNIT 006/2003 – PRO: Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos, sendo que a partir desta, foi obtido o Índice de Gravidade Global da rodovia, que classificou a mesma com conceito péssimo no seu estado de conservação. Por fim, foi realizado um diagnóstico geral da rodovia, obtendo dados de composição de tráfego, regime de chuvas e uma avaliação do sistema de drenagem do local. A partir disso, pôde-se determinar as causas das patologias, propondo medidas para a restauração do pavimento.
ABSTRACT
The poor quality of a highway directly affects the comfort and safety conditions of its users, as well as increases the operating costs of vehicles. The present work is about a study on the state of conservation of the surface of the pavement of highway PR-585, located in the western region of Paraná, between the cities Vera Cruz do Oeste and São Pedro do Iguaçu. Initially, a study on the pavement was carried out, from bibliographies, obtaining its definition, classification and its structure of layers. In addition, defects occurring in asphalt pavements were presented, based on DNIT classification, explaining their possible causes. The research also presented the methods of conservation of the pavements and the components of the highways’s system of drainage, explaining the function of each one. The methodology used is based on Standard DNIT 006/2003 – PRO that consists of an objective evaluation of the flexible and semi-rigid pavements’s surface, and from this, was obtained the Global Severity Index of the highway, which classified it with a very bad concept in its state of conservation. Finally, a general diagnosis of the highway was made, obtaining traffic composition data, rainfall regime and an evaluation of the local drainage system. From this, it was possible to determine the causes of the pathologies, proposing measures for the restoration of the pavement.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa da rodovia PR-585 ... 15
Figura 2 - Distribuição de esforços, causados pelo tráfego, nas camadas do pavimento ... 19
Figura 3 - Tensões concentradas no pavimento flexível ... 20
Figura 4 - Tensões bem distribuídas no pavimento rígido ... 21
Figura 5 - Camadas genéricas de um pavimento ... 22
Figura 6 - Classificação das trincas. (A) Trinca isolada transversal. (B) Trinca isolada longitudinal. (C) Trinca interligada do tipo bloco. (D) Trinca interligada do tipo couro de jacaré. ... 26
Figura 7 - Afundamento por consolidação ... 27
Figura 8 - Afundamento plástico ... 27
Figura 9 – Ondulação ... 28
Figura 10 – Escorregamento ... 29
Figura 11 – Exsudação ... 30
Figura 12 – Desgaste ... 31
Figura 13 - Panela/Buraco... 32
Figura 14 - Exemplo de demarcação das áreas para o inventário de defeitos ... 35
Figura 15 - Treliça metálica para medida dos afundamentos em trilhas de roda ... 36
Figura 16 - Subtrechos analisados ... 45
Figura 17 - Demarcação das estações com auxílio de trena de roda e fita crepe ... 46
Figura 18 – Medição dos afundamentos em trilhas de roda com auxílio de treliça ... 47
Figura 19 – Contador de veículos utilizado na pesquisa ... 48
Figura 20 – Locais onde foram realizadas as contagens de veículos ... 50
Figura 21 – Primeiro subtrecho avaliado ... 52
Figura 22 – Presença de trincas do tipo couro de jacaré e remendos superficiais.... 53
Figura 23 – Presença de panela no pavimento ... 53
Figura 24 – Segundo subtrecho avaliado ... 55
Figura 25 – Presença de afundamento plástico e escorregamento ... 56
Figura 26 – Terceiro subtrecho avaliado ... 57
Figura 27 – Presença de trincas interligadas do tipo bloco com erosão nas bordas . 58 Figura 28 – Ausência de acostamento na rodovia ... 61
Figura 29 – Presença de sarjeta em alguns trechos da rodovia... 61 Figura 30 – Transposição de um rio por meio de ponte ... 62 Figura 31 – Transposição de um córrego por meio de bueiro ... 62
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Valor do fator de ponderação ... 38
Quadro 2 - Condição do pavimento em função do IGG ... 39
Quadro 3 - Fator Climático Regional ... 42
Quadro 4 - Cálculo do IGG para o subtrecho 1 ... 54
Quadro 5 - Cálculo do IGG para o subtrecho 2 ... 56
Quadro 6 - Planilha de cálculo do IGG para o subtrecho 3 ... 58
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS A AC ALC ANA AP ALP ATC ATP CNT D DNER DNIT DER E EX F FC-1 FC-2 FC-3 FI FR GPS IGG IGI J JE O P PRO R Afundamento
Afundamento por Consolidação Afundamento por Consolidação Local Agência Nacional de Águas
Afundamento Plástico Afundamento Plástico Local
Afundamento por Consolidação nas Trilhas de Roda Afundamento Plástico nas Trilhas de Roda
Confederação Nacional dos Transportes Desgaste
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes Departamento de Estradas de Rodagem
Escorregamento Exsudação Fendas
Trincas Isoladas
Trincas Interligadas sem erosão Trincas Interligadas com erosão Fissura
Fator Climático Regional
Global Positioning System
Índice de Gravidade Global Índice de Gravidade Individual
Trinca Interligada Tipo “Couro de Jacaré”, sem erosão Trinca Interligada Tipo “Couro de Jacaré”, com erosão Ondulação
Panela
Procedimento Remendo
S TB TBE TER TLC TLL TRE TRI TRR TTC TTL W South
Trinca Interligada Tipo “Bloco”, sem erosão Trinca Interligada Tipo “Bloco”, com erosão Terminologia
Trinca Isolada Longitudinal Curta Trinca Isolada Longitudinal Longa Trilha de Roda Externa
Trilha de Roda Interna
Trinca Isolada devido a Retração Térmica Trinca Isolada Transversal Curta
Trinca Isolada Transversal Longa
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 1.1 JUSTIFICATIVA ... 16 1.2 OBJETIVOS ... 18 1.2.1 Objetivo geral ... 18 1.2.2 Objetivos específicos ... 18 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 19
2.1 DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE PAVIMENTOS ... 19
2.2 CAMADAS DO PAVIMENTO ... 21
2.2.1 Revestimento ... 22
2.2.2 Bases e sub-bases ... 23
2.2.3 Reforço do subleito ... 24
2.2.4 Subleito ... 24
2.3 CLASSIFICAÇÃO DOS DEFEITOS EM PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ... 24
2.3.1 Fendas ... 25 2.3.2 Afundamentos ... 26 2.3.3 Corrugação ou ondulação ... 28 2.3.4 Escorregamento ... 29 2.3.5 Exsudação... 29 2.3.6 Desgaste ou desagregação ... 30 2.3.7 Panela ou buraco ... 31 2.3.8 Remendo ... 32 2.3.9 Outros defeitos ... 32
2.4 AVALIAÇÃO DOS PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ... 34
2.4.2 Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos ... 35
2.5 CONSERVAÇÃO DOS PAVIMENTOS ... 39
2.5.1 Conservação rotineira ... 40
2.5.2 Conservação periódica ... 40
2.6 SISTEMA DE DRENAGEM EM RODOVIAS ... 41
2.6.1 Influência da presença de água no pavimento ... 41
2.6.2 Drenagem superficial ... 42
2.6.3 Drenagem para transposição de talvegues ... 43
2.6.4 Drenagem profunda ou subterrânea ... 43
2.6.5 Drenagem do pavimento ... 43
3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 45
3.1 AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO ... 45
3.2 DIAGNÓSTICO GERAL ... 48
3.2.1 Estudo de tráfego ... 48
3.2.2 Análise da drenagem superficial ... 50
3.2.3 Dados climáticos ... 51
4 RESULTADOS E ANÁLISES ... 52
4.1 ESTADO DE CONSERVAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO ... 52
4.1.1 Subtrecho 1 ... 52
4.1.2 Subtrecho 2 ... 55
4.1.3 Subtrecho 3 ... 57
4.2 CONTAGEM CLASSIFICATÓRIA DE VEÍCULOS ... 59
4.3 ANÁLISE DO SISTEMA DE DRENAGEM ... 60
4.4 REGIME DE CHUVAS DA REGIÃO ... 63
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 64
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 66
APÊNDICE A – Registro fotográfico e coordenadas geográficas das estações 71 APÊNDICE B – Inventário do estado da superfície do pavimento ... 76 APÊNDICE C – Dados de contagem classificatória de veículos ... 79 ANEXO A – Ficha de contagem volumétrica de veículos ... 82
1 INTRODUÇÃO
O modal rodoviário é o sistema de transporte mais utilizado no Brasil, tanto para transporte de passageiros, quanto de produtos. Logo, a eficiência deste sistema de transporte influencia diretamente o desenvolvimento socioeconômico do país. Entretanto, com o constante aumento da frota de veículos, torna-se cada vez mais difícil manter a eficiência e qualidade das rodovias brasileiras.
De acordo com a Pesquisa CNT de Rodovias, realizada pela Confederação Nacional do Transporte (CNT) em 2016, entre os anos de 2006 e 2016, a frota de veículos no Brasil cresceu 110,4%. Com isto, exige-se da malha rodoviária cargas além das quais a mesma foi dimensionada para resistir, resultando em seu desgaste, o que causa o aumento do número de acidentes.
Nessa pesquisa também se avaliou mais de 100 mil quilômetros de rodovias brasileiras, estaduais e federais. Segundo a análise, 48,3% da extensão total avaliada apresenta algum tipo de problema em seu pavimento. Especificamente nas rodovias do Paraná 75,8% dos mais de 6 mil quilômetros analisados apresentam deficiências.
Devido ao desgaste contínuo de um pavimento ao longo de sua vida útil, há o surgimento dos chamados defeitos ou patologias. Estas estão relacionadas ao material utilizado na execução do pavimento e ao comportamento mecânico do mesmo.
A falta de qualidade em um pavimento reduz o conforto e segurança dos usuários e é uma das principais causas de acidentes. Ademais, o surgimento de patologias afeta diretamente o desempenho dos veículos, podendo gerar desgastes, aumento no tempo de viagem e em consumo de combustível (CNT, 2016).
Croney (1997) afirma que um pavimento deve garantir as condições de tráfego indiferente da época do ano e das condições climáticas. O pavimento deve, também, resistir as tensões e as deformações, geradas pelo tráfego e pelas intempéries do local, para garantir um desempenho adequado da via, por um longo período de tempo.
Desta forma, torna-se essencial realizar a manutenção dos pavimentos para garantir uma malha rodoviária mais segura no país. Logo, faz-se necessário o conhecimento dos processos responsáveis pela degradação dos mesmos, podendo assim, catalogar e caracterizar as causas do problema, a fim de resolvê-lo.
Diante disso, propõe-se realizar um estudo sobre o atual estado de conservação do pavimento da rodovia PR-585, no trecho que liga a cidade de Vera Cruz do Oeste à São Pedro do Iguaçu. Foram realizados uma classificação dos tipos de patologias presentes e um diagnóstico geral, como levantamento de dados climáticos, de tráfego, verificação in situ dos problemas e das condições de drenagem no trecho em questão. Também, foram propostas medidas mitigadoras para uma ideal conservação do pavimento.
A Figura 1 mostra o trecho da rodovia PR-585 que foi objeto de estudo. O mesmo se enquadra nos seguintes pares de coordenadas geográficas: 24º55'48.50" S; 53º51'42.90" W (São Pedro do Iguaçu) e 25º02'48.49" S; 53°52'22.92" W (Vera Cruz do Oeste).
Figura 1 – Trecho de estudo da rodovia PR-585
O trabalho se divide em 5 capítulos. O capítulo 1 se refere à apresentação do tema, também contém a justificativa da pesquisa e a importância de se abordar este assunto, além disso o capítulo apresenta os objetivos (geral e específicos) do trabalho. O capítulo 2 apresenta o referencial teórico que foi utilizado como base e fundamentação para a realização da avaliação das condições de superfície do pavimento da rodovia escolhida. São apresentados: a definição e classificação de pavimentos, as camadas presentes na estrutura, os materiais utilizados para a pavimentação asfáltica, a classificação dos defeitos nos pavimentos, o método de avaliação do pavimento e de conservação do mesmo, além dos componentes do sistema de drenagem de uma rodovia.
A metodologia e os materiais utilizados na pesquisa são apresentados no capítulo 3, contendo o método utilizado para determinar as condições de superfície do pavimento da rodovia escolhida, demonstrando também como foi realizado um diagnóstico geral do local, por meio da contagem de veículos, levantamento de dados climáticos e a avaliação do sistema de drenagem presente.
No capítulo 4 estão contidos os resultados obtidos no trabalho, junto com análises feitas a partir destes.
O capítulo 5 apresenta a conclusão do trabalho e sugere temas para a continuação do estudo realizado na rodovia. Na sequência, têm-se as referências bibliográficas utilizadas, os apêndices e o anexo.
1.1 JUSTIFICATIVA
No Brasil, o modal rodoviário é o mais utilizado para transporte de produtos e pessoas. Sua participação é de 61,1% no transporte de cargas e de 95% no transporte de pessoas (CNT, 2016). Também é um meio que liga os outros modais de transporte (ferroviário, aquaviário, dutoviário e aéreo). Logo, a manutenção desse setor para se obter uma melhor eficiência é importante, pois o mesmo influencia diretamente o desenvolvimento socioeconômico, tanto regional quanto nacional.
A má qualidade de um pavimento traz para o transportador de cargas custos adicionais que podem chegar até 91,5%, dependendo do estado de conservação da pista (CNT, 2016). Por consequência, o preço dos produtos transportados aumenta,
além do tempo estimado para entrega das mercadorias. No caso de mercadorias perecíveis, há o risco de se perder toda a carga, causando prejuízos aos comerciantes e tendo como consequência a falta de abastecimento dos supermercados. Portanto, é essencial garantir o bom funcionamento de uma rodovia, a fim de reduzir custos e garantir a qualidade dos produtos.
Outro ponto importante relacionado ao estado de conservação da rodovia é o conforto e segurança de seus usuários. Gold (1998) afirma que o descaso com a construção e manutenção de vias contribui para a ocorrência de acidentes. Então, garantir que o pavimento de uma rodovia esteja em boa qualidade implica diretamente uma redução no número de acidentes de trânsito.
Avaliar e classificar as patologias existentes em um pavimento é uma forma de auxiliar na tomada de decisões para garantir um bom estado de conservação do mesmo, pois prevê o tempo de vida útil e determina qual o método ideal para restaurá-lo. Desta forma, os órgãos que executam os serviços de restauração e manutenção das rodovias utilizarão esses indicadores de qualidade do pavimento para a realização destas tarefas (ANJOS, 2008).
A rodovia PR-585 está sob jurisdição do governo do Paraná e liga a cidade de Vera Cruz do Oeste à cidade de Toledo, passando pela cidade de São Pedro do Iguaçu. Cabe ressaltar que a estrada se localiza em uma região agrícola e industrial, portanto é comum o tráfego de veículos pesados para transporte de cargas. Devido a isso, a rodovia possui grande importância econômica à região, principalmente à cidade de Toledo-PR.
Entretanto, atualmente, a rodovia apresenta ocorrências de patologias em seu pavimento e parte do seu trecho não há acostamento. Desta forma, viu-se a necessidade de avaliar a superfície desse pavimento, a fim de se obter um diagnóstico do atual estado de conservação do mesmo e, posteriormente, determinar medidas para sua restauração.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
A pesquisa pretende verificar a atual situação do estado de conservação da superfície do pavimento da rodovia PR-585 entre os municípios de São Pedro do Iguaçu e Vera Cruz do Oeste, localizados na região oeste do estado Paraná.
1.2.2 Objetivos específicos
· Verificar e classificar os tipos de patologias existentes no trecho estudado; · Realizar um diagnóstico geral – levantamento de dados climáticos, composição do tráfego, verificação in situ dos problemas e das condições de drenagem – no trecho da rodovia e relacioná-lo com as condições de superfície;
· Determinar as possíveis causas destas patologias; e · Propor medidas mitigadoras à superfície do pavimento.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE PAVIMENTOS
Pavimento é uma estrutura constituída de várias camadas de espessuras finitas, assentada sobre um terreno de fundação chamado de subleito. Sua função, técnica e econômica, é de resistir e distribuir os esforços verticais causados pelo tráfego, prover conforto e segurança aos usuários e reduzir o desgaste causado pelos esforços horizontais, trazendo maior durabilidade à superfície de rolamento (SENÇO, 2007).
Balbo (2007) afirma que o pavimento deve distribuir os esforços de forma que as pressões sejam aliviadas às camadas inferiores, que geralmente possuem menor resistência. Para que isto ocorra, cada camada deve resistir às tensões e deformações que se adequem à sua respectiva natureza e capacidade. Desta forma, evita-se a ocorrência de rupturas e danificações prematuras e inadvertida nos materiais que constituem as camadas do pavimento. A Figura 2 exemplifica a distribuição de esforços sobre as camadas de um pavimento.
Figura 2 - Distribuição de esforços, causados pelo tráfego, nas camadas do pavimento
Fonte: Balbo (2007)
Senço (2007) afirma que os pavimentos, de modo geral, são divididos em dois tipos: rígido e flexível. Estes se diferenciam de acordo com o tipo de material utilizado em suas camadas. De acordo com o autor, os pavimentos rígidos são aqueles que
apresentam poucas deformações e seu material constituinte principal é o concreto de cimento. Já os pavimentos flexíveis resistem mais aos esforços causados pelas deformações. Estes são dimensionados para resistir aos esforços de compressão, porém, os esforços de tração na flexão, provocados pelo aparecimento de bacias de deformação sob as rodas dos veículos, ocasionam deformações permanentes na estrutura e um rompimento por fadiga.
Entretanto, Senço (2007) ressalta que nada impede a execução de um pavimento que possua tanto camadas flexíveis quanto rígidas. Logo, há uma certa dificuldade na adoção deste tipo de classificação.
Yoder e Witczak (1975) apud Balbo (2007), demonstram que a diferença mais expressiva entre pavimentos rígidos e flexíveis é a forma na qual cada um distribui os esforços sobre si aplicados no solo da fundação (subleito).
O pavimento flexível, quando submetido a uma carga, apresenta um campo de tensões muito concentrado próximo ao ponto de aplicação da mesma (Figura 3). Já no pavimento rígido, o campo de tensões é mais disperso, e os efeitos são distribuídos de maneira equivalente em toda dimensão da placa (Figura 4). Desta forma, o subleito é submetido a menores magnitudes de esforços verticais (BALBO, 2017).
Figura 3 - Tensões concentradas no pavimento flexível
Figura 4 - Tensões bem distribuídas no pavimento rígido
Fonte: Balbo (2007)
2.2 CAMADAS DO PAVIMENTO
Balbo (2007) diferencia as camadas de um pavimento em revestimento, base, sub-base, reforço do subleito e subleito, sendo o último a fundação e parte integrante da estrutura. O autor afirma que, em alguns casos, o pavimento pode não possuir camada de sub-base ou de reforço do subleito. Mas a existência das camadas de revestimento e fundação (subleito) são condições mínimas para caracterizar a estrutura como pavimento. De uma forma genérica, as camadas de um pavimento flexível são exemplificadas na Figura 5.
Figura 5 - Camadas genéricas de um pavimento
Fonte: Balbo (2007)
Segundo Senço (2007), é necessário em alguns casos a execução de uma camada de regularização acima do subleito, a fim de conformá-lo, transversal e longitudinalmente, com o projeto.
2.2.1 Revestimento
Também denominado como capa de rolamento, ou simplesmente capa, o revestimento é uma camada com baixa permeabilidade que tem função de resistir diretamente aos esforços gerados pelo tráfego. A qualidade da superfície de rolamento influencia diretamente nas condições de conforto e segurança e na durabilidade da estrutura (SENÇO, 2007).
Ele deve ser dimensionado de modo que não haja deformações elásticas ou plásticas excessivas, desagregação de material ou perda de compactação. Portanto, o revestimento deve ser composto de materiais bem aglutinados ou dispostos de forma que evite sua movimentação horizontal. Dentre esses materiais, destacam-se os tratamentos superficiais betuminosos e as misturas asfálticas em geral (BALBO, 2007).
Por motivos técnicos, de construção e de custo, os revestimentos asfálticos são subdivididos em duas ou mais camadas. A camada superficial do pavimento é conhecida como camada de rolamento, ela recebe diretamente as cargas do tráfego e as ações ambientais. Posteriormente, vem a camada de ligação, conhecida pelo
termo em inglês binder, também constituída de mistura asfáltica, ela liga a camada de rolamento com a base do pavimento. Há também as camadas de nivelamento e de reforço, que realizam recapeamento de um pavimento já executado. Estas têm, respectivamente, a função de nivelar o perfil do greide e dar uma nova camada de rolamento ao pavimento, após anos de uso do mesmo (BALBO, 2007).
Nos métodos de dimensionamento, são adotadas as espessuras para a camada do revestimento, dependendo de critérios próprios ou do tráfego previsto. Em vias simples, com duas faixas de tráfego e duas mãos de direção, é comum se utilizar espessuras de 3 a 5 cm. Já em autoestradas, utilizam-se revestimentos mais espessos, entre 7,5 a 10 cm (SENÇO, 2007).
Por ser a camada com maior custo unitário, deve-se ter um maior cuidado na adoção de sua espessura. Desta forma, métodos de dimensionamento de pavimentos que apresentam revestimentos com elevadas espessuras, não correspondem à realidade econômica brasileira. Por consequência, em diversos casos, prefere-se executar uma estrutura mais resistente e estável nas camadas inferiores, a fim de reduzir a espessura do revestimento (SENÇO, 2007).
2.2.2 Bases e sub-bases
As bases e sub-bases têm função de receber os esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los, a fim de aliviar as pressões sobre as camadas inferiores. Estas também são importantes para a realização da drenagem subsuperficial dos pavimentos (BALBO, 2007).
Quando a espessura da base é muito elevada, por questões técnicas e econômicas se executa a sub-base. Esta é complementar à base e possui materiais de qualidade inferior (SENÇO, 2007).
A constituição das bases e sub-bases pode ser por solo estabilizado naturalmente, misturas de solos e agregados (solo-brita), brita graduada, brita graduada tratada com cimento, solo estabilizado quimicamente com ligante hidráulico ou asfáltico, concreto, entre outros. No caso das sub-bases, no uso de solos estabilizados quimicamente, consome-se uma pequena quantidade de aglomerantes (BALBO, 2007).
2.2.3 Reforço do subleito
O reforço do subleito é a camada do pavimento localizada acima da regularização, cujas características tecnológicas são superiores a esta, porém inferiores às da sub-base, camada imediatamente superior. O reforço é um complemento da sub-base e possui, também, função de resistir e distribuir os esforços verticais, porém não os absorve definitivamente, ao contrário do subleito (SENÇO, 2007).
Balbo (2007) afirma que não é obrigatório o uso do reforço do subleito, pois a execução de espessuras maiores nas camadas superiores poderia, em tese, aliviar as pressões sobre um subleito de baixa resistência. Entretanto, o uso do mesmo é uma alternativa mais econômica, porque este resiste a solicitações de maior grandeza comparado ao subleito. Desta forma, é menos custoso o uso de solos de reforço do que de camadas granulares ou cimentadas de base e sub-base com maior espessura.
2.2.4 Subleito
O subleito é o terreno de fundação do pavimento. Este recebe os esforços verticais das camadas superiores e os alivia em sua profundidade. Ele é constituído por material natural, consolidado e compactado, por exemplo, nos cortes no corpo estradal, ou por material transportado e compactado, no caso de aterros (BALBO, 2007).
2.3 CLASSIFICAÇÃO DOS DEFEITOS EM PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
A classificação dos defeitos que ocorrem na superfície dos pavimentos é definida pela norma do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) 005/2003 – TER: Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos: terminologia (DNIT, 2003).
Esses defeitos servem para realizar o cálculo de indicador de qualidade da superfície do pavimento (IGG – Índice de Gravidade Global) e são classificados em: fendas (F); afundamentos (A); corrugação e ondulação (O); escorregamento (E); exsudação (EX); desgaste ou desagregação (D); panela ou buraco (P); e remendos (R).
2.3.1 Fendas
As fendas são aberturas na superfície do asfalto de grande ou pequeno porte. Estas são divididas em fissuras, com abertura perceptível a olho nu apenas à distância inferior a 1,5m, e trincas, com abertura superior à da fissura (BERNUCCI et al, 2008).
Dependendo de sua gravidade, a fenda é subdividida em (DNIT 005, 2003): · classe FC-1 (fendas com abertura de até 1mm);
· classe FC-2 (fendas com abertura superior a 1mm) e;
· classe FC-3 (fendas com abertura superior a 1mm e desagregação ou erosão junto às bordas).
No caso de trincas (Figura 6), estas são subdivididas também quanto à tipologia (DNIT 005, 2003):
a) Trincas isoladas: transversais curtas (TTC) ou transversais longas (TTL), longitudinais curtas (TLC) ou longitudinais longas (TLL), ou ainda de retração (TRR).
b) Trincas interligadas: trincas de bloco (TB) quando possuem uma certa regularidade geométrica (define-se como TBE quando estas apresentam erosão junto às suas bordas), ou trincas tipo couro de jacaré (J), quando não há um padrão geométrico de trincas como as de bloco (podendo ser definidas como JE, quando suas as trincas apresentam erosão junto às suas bordas).
Figura 6 - Classificação das trincas. (A) Trinca isolada transversal. (B) Trinca isolada longitudinal. (C) Trinca interligada do tipo bloco. (D) Trinca interligada do tipo couro de jacaré.
Fonte: DNIT 005 (2003)
De acordo com Balbo (1997) o surgimento de fissuras e trincas é consequência da ocorrência de alguns fatores em conjunto como: o ciclo de carregamento e alivio de tensões de tração devido ao tráfego, a contração e expansão do revestimento devido à variação de temperatura e a reflexão no revestimento de trincas existentes de bases cimentadas.
2.3.2 Afundamentos
Os afundamentos são resultados de deformações permanentes no revestimento asfáltico ou em suas camadas inferiores, incluindo o subleito (BERNUCCI et al, 2008).
Eles são classificados em (DNIT 005, 2003):
a) afundamento por consolidação (AC): as depressões ocorrem por densificação diferencial, podendo ser localizado (ALC) quando sua extensão é de até 6m, ou longitudinal nas trilhas de roda (ATC) caso exceda 6m de extensão;
b) afundamentos plásticos (AP): a fluência do revestimento asfáltico é a principal causa das depressões. Ele pode ser localizado (ALP) ou
longitudinal nas trilhas de roda (ATP). Este último tipo de afundamento, em geral, apresenta certa compensação volumétrica, com solevamento da massa asfáltica junto às bordas do afundamento.
As figuras 7 e 8 mostram, respectivamente, afundamento por consolidação e afundamento plástico:
Figura 7 - Afundamento por consolidação
Fonte: DNIT 005 (2003) Figura 8 - Afundamento plástico
Fonte: DNIT 005 (2003)
Bernucci et al. (2008) afirma que as causas de um afundamento plástico podem ser por erro na dosagem de mistura asfáltica, por excesso de ligante asfáltico ou, erro na escolha do tipo de revestimento asfáltico para as cargas solicitantes. Também, tem-se como causas da patologia a má compactação de uma ou mais
camadas do pavimento e a infiltração de água que causa o enfraquecimento das camadas.
2.3.3 Corrugação ou ondulação
A norma DNIT 005/2003 - TER determina que as corrugações e ondulações são deformações que ocorrem de maneira transversal ao eixo da pista, causadas devido à instabilidade da mistura betuminosa, presente no revestimento, ou da base. De acordo com Bernucci et al. (2008), existem diferenças entre corrugações e ondulações. A primeira apresenta comprimento de onda entre duas cristas da ordem de centímetros, enquanto a segunda apresenta comprimento de onda da ordem de metros.
Segundo Balbo (1997), as corrugações podem ou não ser acompanhadas de escorregamentos. Elas causam pequenas vibrações ao veículo em movimento. São localizadas, em sua maioria, em trechos de velocidade baixa do trânsito e locais de parada. O autor ainda afirma que as causas da corrugação ou ondulação estão relacionadas à instabilidade da mistura betuminosa da camada de revestimento e/ou da base de um pavimento, umidade excessiva em camadas inferiores, contaminação da mistura asfáltica e retenção de água nas misturas asfálticas.
A Figura 9 mostra um caso de ondulação:
Figura 9 – Ondulação
2.3.4 Escorregamento
Este defeito ocorre quando há um deslocamento do revestimento do pavimento em relação à sua camada inferior, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua (Figura 10). Geralmente, este defeito ocorre em faixas solicitantes por veículos comerciais podendo se associar a afundamentos plásticos em trilhas de rodas e condicionar a formação de trincas parabólicas (DNIT 005, 2003).
Além disso, o escorregamento é consequência de fatores como: imprimação ou pintura de ligação inadequada do revestimento sobre a camada subjacente, gerando deslocamentos transversais da mistura asfáltica geralmente nos trechos em curvas, cimento asfáltico com viscosidade inadequada para as condições de uso, ligante asfáltico em abundância na mistura, falha na produção do concreto ou emprego de misturas asfálticas com grande quantidade de betume e agregados miúdos (BALBO, 1997).
Figura 10 – Escorregamento
Fonte: DNIT 005 (2003)
2.3.5 Exsudação
A norma DNIT 005/2003 – TER determina que há a ocorrência de exsudação quando existe um excesso de ligante betuminoso na massa asfáltica, ocorrendo a
migração do mesmo à superfície do pavimento, surgem-se, então, manchas escurecidas na mesma (Figura 11).
Figura 11 – Exsudação
Fonte: DNIT 005 (2003)
Balbo (1997) afirma que a exsudação pode estar associada a escorregamentos da mistura asfáltica. Essa patologia ocorre devido à segregação, compactação excessiva ou elevada quantidade de ligante na mistura, além de baixa viscosidade do ligante, quando aplicado em locais de clima quente, e falta de adesividade do mesmo.
2.3.6 Desgaste ou desagregação
A norma DNIT 005/2003 – TER caracteriza o desgaste como um efeito que tem por consequência o arrancamento progressivo do agregado do pavimento, trazendo uma aspereza superficial ao revestimento. Este acontece graças aos esforços tangenciais causados pelo tráfego.
Os desgastes nos pavimentos são ocasionados, de maneira geral, por falhas de adesividade ligante-agregado, presença de água aprisionada e sobrepressão em vazios da camada de revestimento, gerando deslocamento de ligante, problemas de
dosagem de ligante, falhas de bico em tratamentos superficiais, problemas de execução ou projeto (BERNUCCI et al., 2008).
Uma ocorrência de desgaste no pavimento pode ser vista na Figura 12:
Figura 12 – Desgaste
Fonte: DNIT 005 (2003)
2.3.7 Panela ou buraco
A cavidade formada no revestimento é conhecida como Panela ou Buraco (Figura 13). Esta pode chegar às camadas inferiores do pavimento, provocando desagregação das mesmas.
De modo geral, esta patologia surge a partir da degradação por fadiga de outras patologias não tratadas de maneira adequada. A panela ou buraco é considerado um defeito grave, visto que este afeta estruturalmente o pavimento, pois permite a infiltração de águas superficiais ao seu interior. Afeta também do ponto de vista funcional, pois traz risco à segurança do tráfego e aumenta o custo do transporte.
Figura 13 - Panela/Buraco
Fonte: DNIT 005 (2003)
2.3.8 Remendo
Remendo, também conhecido como “tapa-buraco”, é o preenchimento de uma panela com uma ou mais camadas de pavimento. A norma DNIT 005/2003 – TER classifica o remendo em profundo e superficial.
No remendo profundo se substitui o revestimento e, eventualmente, uma ou mais camadas inferiores. Apresenta, usualmente, formato retangular.
Já o remendo superficial é uma correção da superfície do revestimento em uma área localizada, aplicando-se uma camada betuminosa.
2.3.9 Outros defeitos
Existem alguns tipos de defeitos que, apesar de não listados na norma DNIT 005/2003 nem acarretarem em prejuízos nos indicadores do tipo IGG, são importantes e devem ser considerados para a análise de uma solução de restauração de pavimento.
Alguns desses defeitos são citados por Balbo (1997). São eles:
a) Polimento: processo de arrancamento gradual do agregado do revestimento. Está relacionado com a qualidade do agregado e gera um efeito escorregadio na superfície do pavimento;
b) Bombeamento de Finos: manchas lineares de terra, com coloração variável, causados pela infiltração de água através das fendas, resultando no bombeamento de finos das camadas para a superfície dos revestimentos;
c) Descolamento do Revestimento: presença de placas irregulares descoladas ou soltas na superfície do revestimento. Há um destacamento da camada de revestimento, em partes, deixando visível a camada inferior. Esse defeito ocorre, normalmente, quando as camadas de reforço se assentam sobre antigos revestimentos, dificultando a aderência entre as mesmas;
d) Solapamento: cavidade profunda e de dimensões razoáveis, com presença de bordas “suspensas” de revestimento asfáltico em seus contornos. A ocorrência deste defeito pode ser ocasionada pela ruptura de tubulações ou galerias subterrâneas, com consequente percolação de água sob pressão, que carreia o solo da fundação;
e) Depressão: ondulações perceptíveis a olho nu, côncavas em relação a superfície original do pavimento, possuem grandes comprimentos de onda. Ocorrem devido a recalques em fundações de aterros executados em extensões razoáveis, em regiões de pântano ou de orla marítima; f) Inchamento: elevações locais ou lineares do revestimento, indicando
saliências, acompanhadas geralmente de trincas. As elevações pontuais são causadas pela expansão da base ou de outra camada, com um grande aumento do volume na superfície do pavimento. As elevações lineares, formam cumeeiras, e geralmente ocorrem devido ao crescimento de raízes de árvores presentes às margens da pista.
2.4 AVALIAÇÃO DOS PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
O nível de degradação de um pavimento, que é consequência dos processos associados ao meio ambiente e à carga do tráfego, determina a condição do mesmo. A fim de determinar as condições estruturais, de superfície, de rugosidade longitudinais, de aderência pneu/pavimento, além de avaliar as solicitações do tráfego, utilizam-se parâmetros de referência, já normalizados (DNIT, 2006).
2.4.1 Avaliação das condições de superfície
De acordo com o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (2006), utilizam-se as seguintes normas para avaliar as condições de superfície de pavimentos asfálticos (DNIT, 2006):
· DNIT 005/2003 – TER – Defeitos nos Pavimentos Asfálticos – Terminologia;
· DNIT 006/2003 – PRO – Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos – Procedimento;
· DNIT 007/2003 – PRO – Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de pavimento flexível e semirrígido para gerência de pavimentos e estudos e projetos – Procedimento;
· DNIT 008/2003 – PRO – Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de pavimentos asfálticos – Procedimento;
· DNIT 009/2003 – PRO – Levantamento para avaliação subjetiva da superfície do pavimento – Procedimento.
Estas servem como metodologia de projeto para avaliação estrutural e restauração de pavimentos asfálticos.
2.4.2 Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos
Para determinar as condições de superfície da rodovia PR-585 foi realizado o procedimento determinado pela norma DNIT 006/2003 – PRO: Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos – Procedimento.
A norma tem como objetivo básico apresentar a metodologia de cálculo de um índice combinado de falhas, conhecido como Índice de Gravidade Global (IGG).
O levantamento dos defeitos é realizado através de planilhas para anotações das ocorrências, além de material para demarcação das estações (áreas da rodovia onde foi feita a pesquisa), e uma treliça, padronizada por norma, para se determinar o afundamento nas trilhas de roda das áreas analisadas.
O IGG é determinado de forma amostral para algumas estações com área e distanciamento entre elas definidas pela especificação do DNIT. Em rodovias de pista simples, as estações são inventariadas a cada 20m, alternando-se entre faixas, logo, em cada faixa a cada 40m. Já em rodovias de pista dupla, a cada 20m, na faixa mais solicitada pelo tráfego, em cada uma das pistas.
A superfície de avaliação corresponde a 3m antes e 3m após cada uma das estacas demarcadas, totalizando uma área correspondente a 6m de extensão e largura igual à da faixa a ser avaliada, em cada estação. Para faixas de 3,5m de largura, cada estação possuirá uma área de 21m² (6m x 3,5 m). Desta forma, o processo analisa cerca de 15% da área total do pavimento em estudo. A Figura 14 mostra um exemplo das estações em pista simples.
Figura 14 - Exemplo de demarcação das áreas para o inventário de defeitos
Após a demarcação da área a ser analisada, realiza-se a anotação em um inventário identificando a presença ou não de cada um dos tipos de falhas que são apresentados pela Norma DNIT 005/2003 - TER. Cabe ressaltar, que não é necessário indicar a quantidade de cada tipo de defeito em uma única estação, mas apenas sua presença.
Realiza-se, também, a medição das flechas em trilhas de roda, utilizando uma treliça com haste móvel central, capaz de medir os afundamentos com a precisão de 0,5mm (Figura 15). Mede-se, em milímetros, as trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE) e anota-se no inventário o maior valor medido em cada trilha.
Figura 15 - Treliça metálica para medida dos afundamentos em trilhas de roda
Fonte: Bernucci et al (2008)
A norma também afirma que se deve anotar o tipo de seção de terraplenagem que a estação a ser avaliada possui. Seja ela aterro (A), corte (C), seção mista – lado de aterro (SMA), seção mista – lado de corte (SMC), corte em rocha (CR) ou ponto de passagem (PP).
Após o preenchimento do inventário, calcula-se o IGG com o auxílio da planilha de cálculo apresentada pela norma. Para a realização do cálculo, obtém-se as frequências absoluta e relativa das ocorrências anotadas no inventário. As ocorrências são divididas em Tipo 1 até Tipo 8, para efeito de ponderação. De acordo com a norma, as trincas isoladas (FI, TTC, TTL, TLC, TLL e TRR) são consideradas ocorrências Tipo 1, as trincas interligadas FC-2 (TB e J) consideradas como Tipo 2, as trincas interligadas FC-3 (TBE e JE) como Tipo 3, os afundamentos plásticos (ALP e ATP) como Tipo 4, ondulação (O) e panelas (P) como Tipo 5, exsudação (EX) como
Tipo 6, desgaste (D) como Tipo 7 e remendos (R), sejam superficiais ou profundos, como Tipo 8.
A frequência absoluta é o número de vezes em que cada ocorrência foi verificada, já a frequência relativa é dada através da equação (1):
݂ ൌ ሺ݂ൈ ͳͲͲሻ݊ (1)
Onde fr é a frequência relativa, fa é a frequência absoluta e n é o número de estações inventariadas.
Para os valores de flechas encontrados nas TRI e TRE são calculadas média e variância. Realiza-se, em sequência, a média aritmética dos valores médios das flechas nas TRI e TRE e a média aritmética das variâncias das flechas medidas em ambas as trilhas.
Por conseguinte, deve-se atribuir um fator de ponderação para os defeitos detectados, de forma que seja proporcional à sua importância no que diz respeito à serventia. Por exemplo, as trincas de classe 1, que possuem pequena influência na serventia, recebem um fator de ponderação baixo (0,2), enquanto as panelas e corrugações, cuja influência na serventia é alta, atribui-se um fator de ponderação maior (1,0). O quadro 1 mostra o fator de ponderação aplicado em cada ocorrência patológica, conforme prevê a Norma DNIT 005/2003 – TER.
Quadro 1 - Valor do fator de ponderação
Fonte: DNIT 006 (2003)
No caso das flechas de TRI e TER, o fator de ponderação depende da média aritmética das médias das flechas e da média aritmética das variâncias das flechas.
Para a média aritmética das médias das flechas, o critério estabelecido pela norma é de que quando esta for igual ou inferior a 30, o fator de ponderação é igual a 4/3 e quando for superior a 30, o Índice de Gravidade Individual é igual a 40.
Já para a média das variâncias das flechas, o critério é de que quando esta for igual ou inferior a 50, o fator de ponderação é igual a 1 e quando for superior a 50, o Índice de Gravidade Individual é igual a 50.
A partir das frequências relativas e do fator de ponderação, calcula-se o Índice de Gravidade Individual (IGI), dado pela equação (2):
ൌ
ൈ
(2)Onde fr é a frequência relativa e fp é o fator de ponderação, obtido de acordo com o Quadro 1.
O Índice de Gravidade Global (IGG) é calculado através do somatório dos IGI obtidos.
Com o IGG é possível classificar o estado geral de um determinado trecho homogêneo de pavimento, com base na incidência de defeitos de superfície do mesmo. Ele serve como indicador das condições de superfície de um pavimento,
possuindo grande utilidade para se tomar decisões quanto às intervenções de restauração necessárias. O quadro 2 atribui conceitos variáveis ao IGG.
Quadro 2 - Condição do pavimento em função do IGG
CONCEITO LIMITES Ótimo 0 < IGG ≤ 20 Bom 20 < IGG ≤ 40 Regular 40 < IGG ≤ 80 Ruim 80 < IGG ≤ 160 Péssimo IGG > 160
Fonte: DNIT 006/2003 – PRO
Além de uma análise das condições do pavimento, o procedimento do DNIT 0006/2003-PRO permite também uma interpretação de forma detalhada do perfil de falhas ocorrentes em cada segmento homogêneo do pavimento.
2.5 CONSERVAÇÃO DOS PAVIMENTOS
Senço (2001) define conservação de rodovias como o conjunto de operações que possuem o objetivo de garantir as condições de conforto e segurança aos usuários, previstas no projeto. Deste modo, a conservação procura manter na rodovia as condições iniciais existentes, logo após sua execução.
De acordo com o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (2006), a conservação de um pavimento possui três finalidades: prolongar sua vida útil, reduzir o custo de operação dos veículos e contribuir para que as rodovias estejam sempre abertas ao tráfego, garantindo regularidade, pontualidade e segurança aos serviços de transporte.
Por mais rigorosos que sejam, em questão de qualidade, apenas o projeto e execução de uma rodovia não são suficientes para impedir totalmente a deterioração da mesma com o tempo. Desta forma, a conservação visa reduzir os efeitos da deterioração causados pela severidade do tráfego e do ambiente, bem como recompor a serventia da rodovia por mais um período de tempo (DNIT, 2006).
Para Senço (2001), a conservação deve ser um investimento constante, visando preservar os elementos da via e evitar a degeneração da mesma. Pois a
restauração e reconstrução dos elementos da plataforma implicam gastos muito superiores aos de conservação.
O autor ainda afirma que até mesmo as estradas construídas ou pavimentadas recentemente necessitam conservação imediata, a fim de evitar acidentes e de prevenir futuros danos. Obviamente, nessa fase, os gastos com conservação são bem menores.
A conservação rodoviária consiste em várias atividades, de pequena escala em muitos casos, que se repetem em intervalos conforme o clima, o tipo de terreno, o tráfego, a qualidade inicial da construção e o tipo de revestimento (DNIT, 2006).
2.5.1 Conservação rotineira
A conservação rotineira consiste em operações que são realizadas para reparar ou sanar um defeito. Em pavimentos asfálticos, os principais serviços rotineiros são: remendos e selagem de trincas (DNIT, 2006).
O remendo, já citado anteriormente, serve para reparar alguns defeitos em revestimentos asfálticos. São realizados a partir de colocação ou preenchimento com misturas betuminosas em buracos produzidos naturalmente ou escavações preparadas antecipadamente. O remendo é complementado com compactação, selagem dos bordos e limpeza (DNIT, 2006).
Já a selagem de trincas consiste no enchimento de fendas do revestimento com materiais como cimentos asfálticos, asfaltos diluídos, emulsões ou selantes especiais, impedindo, desta forma, a penetração de água nas camadas subjacentes (DNIT, 2006).
2.5.2 Conservação periódica
Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (2006), a conservação periódica consiste em um conjunto de operações realizadas que evitam o surgimento ou agravamento de defeitos. Suas atividades geralmente envolvem a
aplicação de uma camada delgada de mistura asfáltica ou um tratamento superficial simples, com a finalidade de melhorar ou proteger a superfície do pavimento, além de não acrescer sua capacidade estrutural.
Os serviços periódicos mais utilizados são: capa selante, lama asfáltica, camadas porosas de atrito e recapeamentos esbeltos com misturas densas.
As principais finalidades das atividades de conservação periódica são (DNIT, 2006):
· melhoria da superfície excessivamente desgastada; · selagem das trincas;
· impermeabilização do pavimento;
· melhoria das características de drenagem e de atrito do revestimento; · reparo/prevenção do desgaste e oxidação do pavimento;
· melhoria de aparência do revestimento e; · delineação visual entre pista e acostamento.
2.6 SISTEMA DE DRENAGEM EM RODOVIAS
2.6.1 Influência da presença de água no pavimento
Um estudo apresentado por SARAF, CHOU e MCCULLOGH (1987) aponta que o surgimento de patologias nos pavimentos está relacionado às condições de umidade que o pavimento está exposto.
Segundo Pereira (2003), o excesso de água em um pavimento reduz sua vida útil, além disso, a falta de um sistema de drenagem adequado acelera o surgimento de defeitos funcionais e estruturais. De acordo com o autor, a infiltração de água incontrolada em todas as camadas do pavimento asfáltico gera efeitos adversos, manifestados em forma de trilhas de roda e trincamentos por fadiga.
O método de dimensionamento de pavimentos asfálticos, criado pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) em 1966, apresenta o Fator
Climático Regional (FR). Este é um coeficiente que considera a influência da pluviosidade local para o cálculo do parâmetro “N” (número de repetições dos eixos dos veículos), essencial para o dimensionamento de pavimentos. No Brasil são sugeridos os valores de FR, em função da altura média anual de chuva, apresentados no Quadro 3 (SENÇO, 2007).
Quadro 3 - Fator Climático Regional
Altura média anual de chuva (mm) Fator Climático Regional (FR)
Até 800 0,7
De 800 a 1500 1,4
Mais de 1500 1,8
Fonte: Senço (2007)
Entretanto, de acordo com o Manual de Pavimentação (2006) do DNIT, tem-se utilizado um FR = 1,0 para o dimensionamento de pavimentos.
2.6.2 Drenagem superficial
O objetivo do sistema de drenagem superficial é captar ou interceptar a água da chuva, que escoa superficialmente sobre a estrada e áreas adjacentes, destinando-a pdestinando-ardestinando-a locdestinando-ais destinando-apropridestinando-ados de deságue seguro. Deste modo, evitdestinando-a-se o destinando-acúmulo de água no pavimento, proporcionando estabilidade à estrutura e reduzindo a incidência de patologias. Os principais componentes do sistema de drenagem superficial que evitam o acúmulo de água no pavimento são (DNIT, 2006):
· Valeta – podem ser de corte ou aterro, esta tem função de interceptar e conduzir a água precipitada sobre as áreas adjacentes, de modo que não atinjam o corpo estradal;
· Sarjeta – classificadas em sarjetas de corte, aterro ou centrais, são dispositivos destinados à captação e condução das águas precipitadas sobre a pista de rolamento e áreas laterais, destinando-as para bueiros, saídas de água ou talvegues naturais;
Além destes, tem-se os dispositivos cujo objetivo é dar a correta destinação final às águas precipitadas, como por exemplo a saída e descida de água em talude, o dissipador de energia, o bueiro, a caixa coletora, entre outros.
2.6.3 Drenagem para transposição de talvegues
A drenagem para transposição de talvegues tem por objetivo permitir a passagem das águas de rios, bacias e açudes, de um lado para o outro do corpo estradal projetado, sem interceptá-las.
Este sistema pode ser separado em dois tipos: as pontes, também conhecidas como obras de arte especiais, e os bueiros, também denominados como obras de arte correntes (DNIT, 2006).
2.6.4 Drenagem profunda ou subterrânea
O objetivo do sistema de drenagem profunda é interceptar os fluxos de águas subterrâneas e realizar o rebaixamento do lençol freático, captando e escoando a água, impedindo que a mesma deteriore progressivamente as camadas do pavimento. Para isto, são utilizados drenos que variam de acordo com os seus elementos constituintes e suas classificações (DNIT, 2006).
2.6.5 Drenagem do pavimento
A drenagem do pavimento tem função de coletar e conduzir de maneira rápida e eficiente as águas que se infiltram nas camadas da estrutura. Os dispositivos que compõem esse sistema são (DNIT, 2006):
· Camada drenante – constituída de material granular, é colocada logo abaixo do revestimento, tendo a finalidade de conduzir as águas precipitadas para fora da pista de rolamento;
· Drenos rasos longitudinais – recebem as águas drenadas pela camada drenante e as conduz para fora da faixa estradal;
· Drenos laterais de base – tem a função de coletar as águas que se infiltram na camada de base, encaminhando-as para fora da plataforma, são utilizados quando o material da base dos acostamentos possui baixa permeabilidade;
· Drenos transversais – são posicionados transversalmente à pista de rolamento, tem por objetivo drenar as águas que percolam longitudinalmente através da superfície de contato do pavimento com a terraplanagem.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO
O local escolhido para avaliação foi o trecho da rodovia PR-585 que liga a cidade de Vera Cruz do Oeste a São Pedro do Iguaçu, localizado no oeste do estado do Paraná, com 13,95 km de extensão (PARANÁ, 2016). Durante toda a manhã do dia 12 de agosto de 2017, realizou-se a avaliação do pavimento do trecho em questão. Inicialmente o trecho supracitado foi subdividido em três subtrechos. Esta subdivisão foi feita com base nos tipos mais frequentes de patologias que cada subtrecho apresentou. Deste modo, evitou-se a obtenção de subtrechos com incidências de patologias semelhantes.
Durante a avaliação da superfície do pavimento, por meio de um aparelho de GPS (Global Positioning System) da marca Garmin – GPSMAP 64sc, pôde-se obter as referências espaciais dos três subtrechos escolhidos e dos locais onde se evidenciou as patologias. Por meio do aparelho, também foi possível tirar fotos georreferenciadas das atividades efetuadas. A Figura 16 apresenta o trecho da rodovia estudado e aponta os locais dos três subtrechos.
Figura 16 - Subtrechos analisados
Posteriormente, foram avaliadas as condições de superfície do pavimento de cada subtrecho. A avaliação foi realizada de acordo com a Norma DNIT 006/2003 – PRO: Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos – Procedimento. Cabe ressaltar que as patologias apresentadas nos subtrechos foram classificadas de acordo com a Norma DNIT 005/2003 – TER: Defeitos nos Pavimentos Asfálticos – Terminologia.
Em cada subtrecho foram demarcadas as estações para a avaliação e classificação das patologias. Cada estação possuiu uma área com 6m de extensão e largura de 3,5m (correspondente a uma faixa da pista). A distância entre os eixos de cada estação era de 20m, estas alternavam-se entre as faixas. As medidas foram obtidas com o auxílio de uma trena de roda, e as estações foram demarcadas utilizando uma fita crepe, conforme apresenta a Figura 17. As estações também foram georreferenciadas por meio do GPSMAP 64sc, desta forma, pôde-se determinar as posições de latitude, longitude das mesmas. Além disso, foi feito um registro fotográfico de cada estação dos três subtrechos, que pode ser visto no Apêndice A.
Figura 17 - Demarcação das estações com auxílio de trena de roda e fita crepe
Após a demarcação da estação, observava-se quais as patologias existentes na mesma. Tendo como base a norma DNIT 005/2003 – TER, essas patologias eram classificadas.
Além disso, foram medidas as flechas nas trilhas de rodas externas (TRE) e internas (TRI) de cada estação, utilizando uma treliça com haste móvel central (Figura 18), com dimensões padronizadas pela norma 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 e projetos – Procedimento.
Figura 18 – Medição dos afundamentos em trilhas de roda com auxílio de treliça
Fonte: Elaborada pelo autor
Cada subtrecho possui um inventário do estado da superfície do pavimento, conforme estabelece a norma DNIT 005/2003 – TER. Em cada inventário, anotou-se o número de cada área de estação do respectivo subtrecho estudado. Além disso, anotou-se quais os tipos de patologia, as medidas das flechas nas trilhas de roda e o tipo de seção de terraplanagem que cada estação possui. Os inventários de cada subtrecho podem ser vistos no Apêndice B.
A partir dos dados obtidos nos inventários, foi possível calcular o IGG e determinar o estado da superfície do pavimento.
3.2 DIAGNÓSTICO GERAL
A partir de levantamento de dados do local, realizou-se um diagnóstico geral sobre a área estudada. O diagnóstico foi obtido por meio de um estudo de composição de tráfego, uma análise da drenagem superficial e o levantamento de dados climáticos.
Esse diagnóstico tem como objetivo auxiliar na definição das causas das patologias existentes no pavimento da área estudada, além de indicar quais as possíveis medidas para o reparo e a prevenção do surgimento de novos defeitos.
3.2.1 Estudo de tráfego
Para subsidiar o estudo de tráfego, utilizou-se o Manual de Estudos de Tráfego (2006), a fim de realizar uma contagem classificatória, cujo objetivo principal foi de quantificar e conhecer as classes de veículos que trafegam pela área de estudo. A contagem foi feita por meio de um contador manual eletrônico, criado por acadêmicos do curso de engenharia eletrônica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus Toledo (Figura 19).
Figura 19 – Contador de veículos utilizado na pesquisa
Para a contagem classificação dos veículos, utilizou-se como base uma ficha de contagem volumétrica apresentada pelo Manual de Estudos de Tráfego (2006), que pode ser vista no Anexo A. De acordo com a ficha, os veículos são classificados em: · carros de passeio; · camionetas; · motos; · ônibus classes 2C e 3C; · caminhões classes 2C, 3C e 4C; · caminhões com semi-reboques e; · caminhões com reboques.
O DNIT classifica ônibus e caminhões por classes. Cada classe é representada por um código alfanumérico, no qual o primeiro algarismo determina o número de eixos do veículo simples ou da unidade tratora. Este é seguido por uma letra, onde “C” representa veículo simples (caminhão ou ônibus) ou veículo trator com reboque e “S” representa veículo trator (cavalo mecânico) com semi-reboque. Por último há outro algarismo que indica a quantidade de eixo da unidade rebocada, caso exista.
Exemplos:
· 3C – caminhão simples com 3 eixos;
· 3C3 - caminhão simples com 3 eixos + 1 reboque com 3 eixos;
· 2S3 - caminhão trator (cavalo mecânico) com 2 eixos + semi-reboque com 3 eixos.
Entretanto, o contador possui algumas limitações para a classificação dos veículos. Desta forma, teve-se a necessidade de realizar algumas adaptações no mesmo.
Visto que a contagem abordou apenas dois sentidos do tráfego, os demais sentidos foram utilizados para representar os tipos de veículos cujo contador não englobava. Anotou-se em um papel cada tipo de veículo não englobado pelo contador e os respectivos sentidos que representavam os mesmos. Desta forma, pôde-se
avaliar a composição do tráfego, classificando os veículos de acordo com o Manual de Estudos de Tráfego.
As contagens foram realizadas nos dias 15, 16 e 17 de agosto de 2017, terça, quarta e quinta-feira, respectivamente. Na terça-feira, a contagem foi realizada das 17h30 às 19h, no posto “A”. Na quarta-feira a contagem foi realizada no posto “B”, das 12h às 13h30. Por fim, na quinta-feira a contagem foi feita no posto “C”, das 7h às 8h30. Cabe ressaltar que cada contagem possuiu um período de 15 minutos.
A Figura 20 apresenta os locais dos postos de contagem A, B e C.
Figura 20 – Locais onde foram realizadas as contagens de veículos
Fonte: Google Maps (Adaptado pelo autor)
3.2.2 Análise da drenagem superficial
Durante a avaliação da superfície do pavimento, analisou-se também o sistema de drenagem presente no local. Foram feitas vistorias próximas aos subtrechos estudados, realizando registros fotográfico dos mesmos. Posteriormente comparou-se o sistema de drenagem presente na rodovia com o que é apresentado pelo Manual de Drenagem de Rodovias (2006) do DNIT.
Desta forma, foi possível verificar se o sistema de drenagem da rodovia é um fator que tem contribuído ou não para o surgimento de patologias na superfície do pavimento da área estudada.
3.2.3 Dados climáticos
A fim de se obter dados sobre a pluviosidade da região onde está localizada a rodovia PR-585, utilizou-se o portal Hidroweb. Este é um banco de dados disponibilizado pela Agência Nacional de Águas (ANA) com informações coletadas pela rede hidrometeorológica.
A partir do portal, pôde-se localizar uma estação pluviométrica próxima à rodovia estudada. A estação utilizada localiza-se no município de Vera Cruz do Oeste e a entidade responsável pela operação da mesma é o Instituto Águas Paraná. A estação está contida na bacia do rio Paraná.
A estação contém dados históricos de precipitações atualizados até 2015. A partir desses dados, pôde-se obter a precipitação anual nos anos de 2005 até 2015. Desta forma, foi possível verificar se o regime de chuvas da região, associado ao sistema de drenagem local, é um fator determinante para o surgimento de patologias no pavimento da rodovia do estudo.
4 RESULTADOS E ANÁLISES
4.1 ESTADO DE CONSERVAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO
4.1.1 Subtrecho 1
Para o primeiro subtrecho, foram analisadas oito estações, logo, avaliou-se cerca de 140 metros de extensão da rodovia e 168 m² do subtrecho em questão. A Figura 21 mostra o subtrecho 1.
Figura 21 – Primeiro subtrecho avaliado
Fonte: Elaborado pelo autor
Com base na análise das oito estações, constatou-se que a superfície do pavimento no subtrecho em questão apresenta com frequência trincas do tipo couro de jacaré. Além disso, seis estações do subtrecho apresentaram remendos superficiais. Pôde-se observar que os remendos foram executados recentemente, pois os mesmos apresentavam uma coloração mais escura comparados ao restante
do pavimento. Também, viu-se que o objetivo dos mesmos foi de tapar buracos e trincas presentes no pavimento. A Figura 22 mostra o pavimento com a presença de trincas do tipo couro de jacaré e remendos superficiais.
Figura 22 – Presença de trincas do tipo couro de jacaré e remendos superficiais
Fonte: Elaborado pelo autor
Por fim, contatou-se a ocorrência de panelas em três estações do subtrecho (Figura 23) e também afundamentos de trilha de roda por consolidação em seis estações, cujas medidas das flechas foram obtidas.
Figura 23 – Presença de panela no pavimento
A partir dos dados coletados em campo, contabilizou-se a frequência absoluta de cada uma das patologias encontradas no subtrecho 1. Com isto, pôde-se realizar o cálculo do IGG, que foi feito de acordo com o que é descrito pela norma DNIT 006/2003 – PRO.
Após a obtenção da frequência absoluta de cada tipo de patologia, calculou-se a frequência relativa utilizando a equação (1). Então, utilizando a equação (2), obteve-se um Índice de Gravidade Individual (IGI) para cada um dos defeitos presentes no pavimento. Também, calculou-se o IGI para os valores de flechas em trilhas de roda interna e externa, seguindo o que é descrito no item 2.4.2.
O Quadro 4apresenta a planilha de cálculo do IGG para o subtrecho, com os valores obtidos.
Quadro 4 - Cálculo do IGG para o subtrecho 1
Fonte: DNIT 006 (Adaptado pelo autor)
A partir da planilha de cálculo, nota-se que as patologias com maior índice de gravidade individual são as do tipo 3, no qual constam as trincas do tipo couro de jacaré com erosão nas bordas, com IGI de 70. Na sequência, tem-se as patologias do tipo 5, com IGI de 50, no qual constam as panelas.
