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Avaliação Estrutural das Rodovias MT-140 e MT-423
Structural Evaluation of Highways MT-140 and MT-423
Lucas Eduardo Dockhorn1, Rogéria Dias Dalla Riva2, Flavio Alessandro Crispim3
Resumo: Com o crescente desenvolvimento econômico do norte do estado de Mato Grosso, a utilização das rodovias para deslocamento de pessoas e cargas aumenta cada vez mais, principalmente pelo fato de ser um dos maiores produtores de grãos do Brasil e o maior produtor de soja com cerca de 32 milhões de toneladas na safra 2018/2019. Porém, segundo a Confederação Nacional de Transporte (CNT), em 2017 cerca de 57% das rodovias federais e 86,2% das estaduais eram consideradas regulares, ruins ou péssimas. A situação precária das rodovias mato-grossenses, resultou uma perda de R$ 500 milhões na produção agrícola (FAMATO, 2014). Além disso, desconforto, tempo de viagem, quebra de veículos e acidentes aumentam demasiadamente. Por esse motivo, o presente trabalho avaliou o fluxo de veículos e realizou uma avaliação estrutural das rodovias estaduais MT-140 que liga Sinop-MT a Santa Carmem-MT e a MT-423 que liga Sinop-MT à Claudia-MT. Os resultados obtidos na avaliação estrutural indicaram que ambos os trechos analisados estão em condição estrutural regular e necessitam de reforço. Os levantamentos feitos neste estudo servirão para embasar o desenvolvimento de novas pesquisas sobre avaliação estrutural, aprofundando o assunto com estudos de retro-análise. Essas pesquisas podem nortear empresas mantenedoras de rodovias, ou prestadoras de serviço a obterem planos de manutenção ou de redimensionamento de vias.
Palavras-chave: Viga Benkeman, pavimentos; Mato Grosso; rodovia. Abstract:
With the increasing economic development of the north of the state of Mato Grosso, the use of highways for the displacement of people and cargoes is increasing, mainly because it is one of the largest grain producers in Brazil and the largest soy producer with around 32 million tons in the 2018/2019 harvest. However, according to the National Transportation Confederation (CNT), in 2017, about 57% of the federal highways and 86.2% of the state highways were considered regular, bad or terrible. The precarious situation of the highways in Mato Grosso resulted in a loss of R $ 500 million in agricultural production (FAMATO, 2014). In addition, discomfort, travel time, vehicle crash and accidents increase too. For this reason, the present study evaluated the flow of vehicles and carried out a structural evaluation of the 140 state highways linking Sinop-MT to Santa Carmem-MT and MT-423 linking Sinop-MT to Claudia-MT. The results obtained in the structural evaluation indicated that both sections analyzed are in a regular structural condition and require reinforcement. The surveys carried out in this study will serve as a basis for the development of new research on structural evaluation, furthering the subject with retro-analysis studies. These surveys may guide road maintenance companies or service providers to obtain maintenance or road scaling plans.
Keywords: Beam Benkeman, flooring; Mato Grosso; highway. 1. Introdução
O transporte rodoviário é o meio mais utilizado para o deslocamento de pessoas e bens no Brasil, na matriz de transportes de cargas ele é responsável por quase 67% do TKU (toneladas por quilômetro útil) que é movimentado no país, seguido pelos modos, ferroviário 18%, aquaviário 12%, dutoviário 3% e aéreo 0,04% Já na matriz de transporte de passageiros, é responsável por 95% de participação (ILOS, 2012).
A malha rodoviária brasileira é de aproximadamente 1.720.756 (um milhão seiscentos e noventa e um mil) quilômetros, sendo apenas 12,3% pavimentada, o que corresponde cerca de 211.653 (duzentos e onze mil seiscentos e cinquenta e três) quilômetros. De acordo com a CNT (2018), 57,7% das rodovias do Mato Grosso estavam classificadas como regulares, ruins ou péssimas. Isso decorre provavelmente do grande trafego de veículos pesados, responsáveis pelo escoamento da produção.
As rodovias designadas rurais, são de suma importância para o escoamento da produção. Segundo o DNIT (2007), a Rodovia Rural é responsável por conectar áreas urbanas e industriais, sendo elas pontos significativos dos segmentos modais para
transporte da produção, desta forma o tráfego acaba aumentando demasiadamente.
O principal setor da economia estadual é a produção agrícola, sendo responsável por aproximadamente 30% do PIB (Produto Interno Bruto), 35% da mão-de-obra empregada e por 40% das exportações nacionais (IMEA, 2014).
O Estado do Mato Grosso tem sua economia voltada em grande parte na produção agrícola, florestal e pecuária, sendo elas dependentes de infraestrutura eficiente e barata e que traga segurança para que ocorra o escoamento da produção, além de proporcionar maior conforto e segurança para os usuários.
Devido a importância que a rodovia tem para a economia do Mato Grosso, é necessário que, sejam feitas manutenções, e a conservação das rodovias do estado. Para isso são necessárias duas etapas, sendo elas: a identificação das patologias superficiais do pavimento e as deficiências da estrutura do mesmo, sendo os ensaios deflectométricos os mais apropriados para a interpretação do comportamento estrutural do pavimento.
Assim, o objetivo do trabalho será realizar uma avaliação estrutural das rodovias estaduais MT-140 que liga Sinop-MT à Santa Carmem-MT e a MT-423
2 que liga Sinop-MT à Claudia-MT, e definir um plano de
manutenção ou reconstrução dos pavimentos destas rodovias para atender as necessidades do local. 2. Revisão Bibliográfica
2.1 Avaliação de Pavimentos
Um pavimento é avaliado com o objetivo de fornecer dados necessários para que se possa programar ou prever sua manutenção e conservação e auxiliar nos projetos de reforço ou recapeamento. A restauração de um pavimento necessita de um projeto e este se desenvolve em duas etapas: a identificação das patologias superficiais por meio de avaliação funcional e as deficiências da estrutura identificada por meio da avaliação estrutural; e a solução de como será feita a restauração, fazendo com que a estrutura do pavimento possa ser restabelecida, tendo no mínimo a vida útil estipulada em projeto.
2.1.1 Avaliação Funcional
A avaliação funcional é responsável por analisar a superfície do pavimento em termos de conforto e segurança do usuário. As características funcionais compreendem a degradação superficial, sendo elas, trincas, panelas, exsudações, desgastes, etc. e de deformação de perfil, deformações permanentes – irregularidades transversais e longitudinais, do pavimento existente (GONTIGO, et al 1994). Com base nesta análise se deve definir a natureza e as operações corretivas necessárias.
Portanto, por meio de procedimentos padronizados de medidas e observações, avalia-se quantitativa e qualitativamente a condição funcional do pavimento. As informações coletadas da condição superficial do pavimento constituem um papel importante para a avaliação da serventia e para os projetos de restauração do pavimento.
2.1.2 Avaliação Estrutural
A avaliação estrutural determina a capacidade de carga de um pavimento, compreendendo as características de resistência e de deformabilidade de cada camada que o constitui (BORGES, 2001). Esta avaliação permite detectar as causas mais prováveis da degradação do pavimento, sendo assim, é possível definir as ações necessárias para à sua restauração (GONTIGO, 1994).
Segundo BORGES (2001), as deformações que ocorrem nos pavimentos são consequências das ações de cargas transmitidas pelas rodas dos veículos. As principais deformações que os pavimentos estão sujeitos a sofrer são as deformações permanentes e as reversíveis.
As deformações permanentes ou irreversíveis podem ocorrer por:
• Consolidação da camada do pavimento ou do subleito devido à má compactação das camadas e falta de drenagem profunda (deficiência construtiva) ou também provocada pelo tráfego após a construção do pavimento, produzindo fissuras nas trilhas de roda dos veículos;
• Falha no dimensionamento da estrutura do pavimento;
• Escoamento do revestimento betuminoso devido ao excesso de ligante na mistura ou aplicação de cargas
além da capacidade da estrutura quando uma das camadas se rompe por cisalhamento;
• Variação de umidade, ocorrendo mudança de volume dos materiais expansivos do subleito fazendo com que ocorra decréscimo da capacidade de suporte do subleito;
• Rompimento por tensões de cisalhamento; • Escolha dos materiais.
As deformações elásticas ou visco-elásticas da estrutura são consideradas deformações reversíveis ou transitórias. São deslocamentos verticais que surgem na superfície, ou no interior da estrutura do pavimento, e desaparecem ao ser retirada a carga que os produziu (PORTELA, et al. 2008).
A deflexão do pavimento, é resultado de uma fração de deformação elástica e visco-elástica. A fração da deformação visco-elástica pode ser considerada muito pequena pois o período de aplicação da carga e a permanência do equipamento de medição no local pode não ser o suficiente para que ocorra a recuperação total da estrutura. Portanto, deflexão do pavimento pode ser compreendida como uma deformação elástica conhecida como fase elástica do pavimento onde a recuperação da estrutura ocorre logo após a retirada do carregamento, esta é a fase que define a vida útil do pavimento. Sendo assim, a deflexão é a deformação vertical que ocorre devido o carregamento dinâmico do tráfego (BORGES, 2001). Com o crescimento acelerado do nível de deflexão do pavimento, o mesmo começa a se deteriorar surgindo fissuras, trincas e acúmulos de deformações permanentes, onde estas ocorrem pela má compactação das camadas, afundamento por fluência do revestimento asfáltico, entre outros motivos, fazendo com que diminua o conforto dos usuários, aumente custos operacionais, diminua a segurança dos usuários e também faz com que ocorram problemas estruturais no pavimento, este acontecimento é denominado de fase de fadiga, sendo esta a última etapa da vida útil do pavimento (DNER, 1979).
A avaliação estrutural de pavimentos pode ser realizada por ensaios destrutivos e/ou não-destrutivos. Estes métodos se diferenciam pela ocorrência ou não da retirada de material do pavimento para ser analisado em laboratório.
2.1.2.1 Método destrutivo
O presente método é chamado destrutivo pois invalida, para futuros testes, as áreas do pavimento onde foram feitas as medições (MARCON, 1996).
São reproduzidas condições de solicitação nos pavimentos através de aplicações de vários estados de tensão. Para a utilização deste método é necessário que se retire amostras do pavimento que serão encaminhadas para laboratório onde será determinado o módulo resiliente do material de cada camada que compõe a estrutura. A umidade e o peso especifico são definidos no local, no momento em que é retirada as amostras para que sejam moldados os corpos de prova em laboratório nas mesmas condições (BORGES, 2001).
Os módulos resilientes de solos e materiais granulares são obtidos por meio dos ensaios triaxiais dinâmicos (ensaios de compressão triaxial de cargas repetidas) em amostras cilíndricas de vários diâmetros e alturas (DNER, 1994a).
3 Nos ensaios triaxiais dinâmicos, o corpo de prova (CP)
é submetido a uma tensão de compressão e uma tensão de confinamento. Após sujeitar o CP a sucessivos carregamentos, mede-se as deformações recuperáveis. Com este valor e o da tensão de desvio, obtém-se o modulo de resiliência (MR) que representa a capacidade do solo de retornar a sua situação original após um carregamento (DNIT, 2009).
Em misturas asfálticas o módulo de resiliência pode ser determinado por meio de ensaios de compressão diametral dinâmico, ou de tração direta. Os CPs são cilíndricos moldados em laboratório ou por meio de sonda rotativa, extraídos do pavimento.
2.1.2.2 Método não-destrutivo
Os métodos de avaliação não-destrutivos, constituem na determinação das deformações elásticas, que é a resposta do pavimento sob efeito do carregamento dinâmico do tráfego (COELHO, 2009).
Este método utiliza equipamentos deflectométricos de fácil manuseio e muitas vezes de baixo custo, além da necessidade de interrupção do tráfego ser menor e não haver danos ao pavimento. Tal fato é o que torna o método mais utilizado, em relação aos destrutivos, porém não minimiza a importância dos mesmos, sendo em muitos casos completamente necessários. Segundo MACEDO (1996), a demanda por resultados satisfatórios de avaliação não destrutiva dos pavimentos fez com que fosse desenvolvido diferentes tipos de equipamentos para realização de ensaios deflectométricos visando atender as questões citadas abaixo:
• Aumentar o número de ensaios feito em um tempo reduzido, aumentando assim a produtividade; • Simular as condições de carregamento do tráfego; • Interpretação dos resultados facilitada;
• Redução dos custos dos ensaios.
Segundo BERNUCCI et al, (2008), existem três classes de equipamentos utilizados na avaliação estrutural não-destrutiva, quanto à forma de aplicação do carregamento, sendo eles:
• Equipamentos de carregamento quase-estático: viga Benkelman, viga Benkelman automatizada, ensaio de placa, etc.;
• Equipamentos de carregamento vibratório: Dynaflect, Road Rater, etc.;
• Equipamentos de carregamento por impulso: Falling Weight Deflectometer (FWD).
Os valores numéricos de avaliação estrutural obtidos para cada um desses tipos de equipamentos são diferentes, sendo esses utilizados para levantamentos da condição de pavimentos para sistema de gerência em nível de rede, para análise de rotina ou para projeto de reabilitação. Todos estes equipamentos devem ser calibrados constantemente por processos específicos e as aplicações são divididas pelo tipo de carregamento (ASTM, 2003).
A viga Benkelman e o equipamento de carregamento por impacto FWD são os mais utilizados no país para avaliação estrutural. Com esses equipamentos é possível medir os parâmetros: deflexão máxima, raio de curvatura e a bacia de deformação ou bacia deflectométrica, representada na Figura 2.
Figura 1 - Bacia deflectométrica Fonte: DNIT, 2006.
A deflexão máxima é o deslocamento vertical sob o centro da carga (FWD) ou sob o centro das rodas duplas de um eixo simples (viga Benkelman), sendo ela normalmente expressa em 10-2 mm (D0).
O raio de curvatura é um círculo ou arco de parábola que passa por dois pontos da deformada ou bacia de deformação (viga Benkelman), normalmente sob a carga e a 25 cm do centro da mesma (D0 e D25). Já a bacia de deformação ou deformada, são medidas dos deslocamentos elásticos em vários pontos a partir do centro do carregamento (D0, D25, D50 etc.).
2.1.2.3 Viga Benkelman (VB)
A viga Benkelman é o equipamento mais utilizado no Brasil, pois se trata de um equipamento de baixo custo, fácil manuseio e aumenta a velocidade das avaliações, além de ser largamente difundido no mundo.
Conforme a norma DNER ((1994b)), a viga Benkelman é composta por uma haste metálica articulada e apoia-se em um suporte também metálico, constituído de três pés, sendo a viga móvel acoplada a esta por meio de uma articulação, ficando a ponta de prova inserida entre as rodas de um caminhão de eixo simples de roda dupla com 8,2 toneladas no eixo. A outra extremidade da viga aciona um extensômetro com precisão de 0,01 mm. Além disso, tem um vibrador acoplado que tem a finalidade de evitar eventuais inibições do ponteiro do extensômetro e dispõe também de uma trava de proteção a ser utilizada por ocasião do transporte.
Os comprimentos a e b dos dois braços da viga que vai da ponta de prova à articulação e desta ao ponto de posicionamento do extensômetro, respectivamente, obedecem às relações de 2/1, 3/1 ou de 4/1. O esquema da viga Benkelman e seu posicionamento são representados nas figuras 2 e 3.
4 Figura 2 - Esquema da viga Benkelman
Fonte: DNER, 1994b.
Figura 3 - Esquema do posicionamento da viga Benkelman Fonte: DNER, 1994c.
3. Metodologia
3.1 LOCAIS DE ESTUDO
A avaliação foi realizada em duas rodovias estaduais, a MT - 140, que liga a cidade de Sinop - MT a Santa Carmem-MT, e a rodovia MT - 423, que dá acesso a Cláudia-MT. O trecho analisado na MT-140 se inicia na latitude 11°52’47,63” Sul e longitude 55°20’13,06” Oeste, e se encerra na latitude 11°52’53,66” Sul e longitude 55°20’1,63” Oeste (Figura 4).
Figura 4 - Trecho analisado da MT - 140 Fonte: Adaptado de Google Earth, 2017
O trecho da MT-423 se inicia na latitude 11°46’35,99” Sul e longitude 55°28’6,42” Oeste, terminando na latitude 11°46’34,68” Sul e longitude 55°27’53,77” Oeste. O trecho está destacado na Figura 5.
Figura 5 - Trecho analisado da MT- 423 Fonte: Adaptado de Google Earth, 2017
3.1.1 Subtrechos
Para realizar o levantamento de dados, primeiramente, foram pré-determinados os locais em que ocorreram as medições das deflexões, sendo estes identificados por estacas localizadas a cada 20 metros, totalizando 20 estacas por trecho, demonstrado na Figura 6. Com isso, o presente trabalho coincidirá com as medições de outro trabalho que foi realizado simultaneamente avaliando as condições funcionais do pavimento dos mesmos trechos analisados (SCHOFFEN, 2017).
Figura 6 - Locais das medições em pista simples Fonte: Acervo pessoal, 2017.
3.2 Volume Médio Diário (VMD)
Através do manual de estudos de tráfego DNIT (2006a) é possível fazer a pesquisa de tráfego das rodovias. Neste trabalho, foi utilizado o método da observação direta, onde o objetivo é determinar a quantidade, sentido e composição do fluxo que passa em um ponto do trecho estudado em um determinado tempo. A contagem que foi realizada se classifica como contagem classificatória, onde são registrados os volumes para os vários tipos ou classes de veículos. O método utilizado para essa contagem é denominado posto de cobertura, onde a duração da contagem para determinação do VMD será de 1 dia ao decorrer de 16 horas iniciando-se as 06:00 horas e finalizando as 22:00 horas. De acordo com o manual de estudos de tráfego DNIT (2006a) este período é suficiente para fazer a contagem classificatória de veículos.
Para a contagem foi utilizada uma ficha de contagem volumétrica, onde é incluído os tipos de veículos previstos no trecho, sendo feito manualmente a lápis e totalizada por sentido da via, para cada intervalo de tempo escolhido.
Os tipos dos veículos foram classificados de acordo com DNIT (2006a), apresentados na Figura 7.
3.3 Determinação do número de operações de eixo padrão, Número N
Para o cálculo do número N, utiliza-se a seguinte expressão:
Na = 365. C. VMDaO. FVO + VMDaC. FVC (1) Onde:
• Na= Número equivalente de operações do eixo padrão anual;
• VMDaO= Volume Médio Diário anual no sentido mais solicitado para Ônibus (Contagem de Veículos); • VMDaC= Volume Médio Diário anual no sentido mais solicitado para Veículos de Carga (Contagem de Veículos);
• C= Percentual na faixa de projeto ou Fator Direcional 50% para rodovias de pista simples;
• FVO= Fator de Veículos para Ônibus;
• FVC= Fator de Veículos para Veículos de Carga;
3.3.1 Fator de Veículos FV
O Fator de Veículos (FV) é calculado através do Fator Equivalente de Carga (FEC). No trabalho foi utilizado o
5 método USACE para os cálculos. A tabela 1 mostra o
procedimento para o calculo dos valores dos Fatores de Equivalência de Carga, onde o mesmo deve ser feito para duas classes de veículos que seriam para ônibus e veículos de carga.
Tabela 1 - Fatores de equivalência de carga do USACE.
Fonte 1 - Manual de estudos de tráfego DNIT, 2006.
Cada veículo comercial, ônibus ou caminhão, possui um limite de carga a transportar e esses limites são fixados pela lei da balança criado pelo Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN, 1998).
A Figura 8 mostra os limites de carga por eixo.
3.3.3 Volume Projetado (Vp)
Para que as normas de dimensionamento de projeto do DNIT (2006) sejam atendidas, é preciso também calcular a projeção de tráfego, através da Equação 2.
Vp= V0(1+∝)t (2) Onde:
• Vp = Volume projetado; • V0 = Volume existente; • α = Taxa de crescimento; • t = período de projeção em anos.
Como no trabalho presente não foi realizado o dimensionamento de uma rodovia, mas a avaliação estrutural de uma já existente, o período de projeção (t) em anos será igual a 0. Sendo assim Vp = V0.
3.4 Deflexão admissível (DADM)
A deflexão admissível é um dos parâmetros de avaliação estrutural do pavimento que é possível ser determinada pelo DNER-PRO 11/79, onde a relação dele com a deflexão encontrada em campo através da viga Benkelman resultara na necessidade ou não de medidas corretivas no trecho analisado.
O valor da deflexão admissível (Dadm) em 0,01 mm é dado pela seguinte expressão correspondente a deflexões medidas com a carga padrão de 8,2 toneladas por eixo:
log Dadm= 3,01 − 0,176 log 𝑁 (3)
3.5 Deflexão utilizando a Viga Benkelman
Para o ensaio de avaliação estrutural foi utilizado um caminhão com eixo traseiro simples de roda dupla, carrega com 8,2 toneladas, aplicando a carga fazendo com que possa ser realizada a medição da deformação elástica do pavimento, conforme a Figura 4.
A viga foi calibrada de acordo com a norma DNER-PRO 175/1994, e o ensaio pela norma DNER-ME 24/1994, que consiste em:
Localizar os pontos do pavimento em que devem ser medidas as deflexões, de acordo com a Tabela 2.
Figura 8 – Carga legal por eixo Fonte: CONTRAN, 1998. Tabela 2 - Localização do ponto de ensaio Largura da faixa de tráfego (m) Distância da borda do revestimento (m) 2,70 0,45 3,00 0,60 3,30 0,75 3,50 ou mais 0,90 Fonte: DNER, 1994c.
Posicionar o caminhão de modo que um dos conjuntos de rodas duplas traseiras fique centrado sobre o ponto selecionado na trilha externa, conforme a tabela indicada anteriormente. O eixo de carga do caminhão deve ficar perpendicular ao eixo da pista de rolamento. Locar a viga Benkelman fazendo com que a ponta de prova fique entre os pneus da roda dupla, coincidindo com o ponto selecionado. Após posicionar a viga, liberar a trava para que a leitura no extensômetro possa ser efetuada. Posteriormente, ajustar o pé traseiro da viga para que o extensômetro fique, aproximadamente, a meio curso.
Com o caminhão alinhado e posicionado no ponto zero, fez-se a marcação dos pontos de leitura, sendo eles: 0,250; 1,00; 10,00 metros. Foram analisados esses pontos pois não foi realizada uma Retro-Análise do pavimento, sendo assim foi necessário somente os pontos 0, 0,250 e 10 metros para os cálculos.
3.5.1 Cálculo das Deflexões
A deflexão do pavimento no ponto de prova é calculada por meio da expressão:
NOTA: P - Peso bruto total sobre o eixo
Tipos de eixo Faixas de Cargas (t) Equações (P em tf)
FEC = 1,5280 x 10^(-6) x P^(5,484) 0 - 11 ≥ 11 0 - 18 ≥ 18 Tandem triplo 0 - 8 0 ≥ 8 FEC = 2,0782 x 10^(-4) x P^(4,0175) FEC = 1,5920 x 10^(-4) x P^(3,472) FEC = 8,0359 x 10^(-5) x P^(3,3549) FEC = 1,8320 x 10^(-6) x P^(6,2542) FEC = 1,3229 x 10^(-7) x P^(5,5789) Dianteiro simples e traseiro simples Tandem duplo
6 D0= (Li− Lf). 𝑎 𝑏 (4) Onde: • d0= Deformação do pavimento; • Li= Leitura inicial do extensômetro; • Lf= Leitura final do extensômetro; • 𝑎
𝑏= Dimensões da Viga Benkelman (Figura 3). O raio de curvatura da bacia de deformação no ponto de prova será calculado por meio da fórmula:
𝑅 = 6250 2 x (𝐷0− 𝐷25)
(5) Sendo:
𝑅 =o raio de curvatura em metros, D0 a deflexão inicial do pavimento localizado no ponto de prova. e D25 a deflexão a 25 cm do ponto de prova, em centésimos de milímetros.
3.6 critérios para avaliação estrutural
De acordo com procedimentos realizados segundo DNIT – PRO 006/2003, em conjunto com as deflexões que foram levantadas no presente trabalho, foram possíveis criar planos de manutenção, para as rodovias estudadas. A Tabela 3 traz as possíveis decisões de acordo com as condições avaliadas do pavimento existente, sendo Dp = D0.
Tabela 3 – Critérios para a Avaliação Estrutural
Hipótese Dados Deflectométricos Obtidos Qualidade Estrutural Necessidade de Estudos Complementares Critério para Cálculo de Reforço Medidas Correias I DP≤Dadm BOA NÃO - Apenas correções de superfície R≥100 II DP>Dadm Se Dp≤3Dadm
NÃO Deflectromético Reforço
REGULAR
R≥100 Se Dp>3Dadm SIM Deflectromético e
Resistência
Reforço ou Reconstrução MÁ
III DP≤Dadm REGULAR PARA MÁ SIM Deflectromético e
Resistência Reforço ou Reconstrução R<100 IV DP>Dadm
MÁ SIM Resistência Reforço ou
Reconstrução R<100
V - SIM Resistência Reconstrução
MÁ - O pavimento
apresenta deformações permanentes e rupturas plásticas generalizadas.
NOTA: Dp – Deflexão de Projeto; Dadm – Deflexão Admissivel; R – Raio de curvaturava Fonte: DNER, 1979.
4. Análise dos resultados
4.1. Caracterização do tráfego na Rodovia MT-423
Com base no estudo de contagem classificatória de veículos que trafegam na MT-423 e MT-140, foi possível obter uma média aproximada da quantidade de veículos que trafegam anualmente na rodovia, separados pela quantidade de eixos. O número de veículos que trafegam na MT-423, segundo o estudo de contagem volumétrica, foi de 455.155 veículos, o que resultou em um VMD de 1.247 veículos por dia. Já na MT-140 o estudo de contagem volumétrica foi de 595.315 veículos, o que resultou em um VMD de 1.631 veículos por dia. Conforme pode ser visto nas Tabela 4 e 5, o volume médio diário anual (VMDa) foi de 1.247 veículos por dia para MT-423 e 1.631 veículos por dia para MT-140.
Tabela 4 – Tráfego na MT-423.
Classe Tipo de veículo Quantidade
1 Motocicletas 29.565 2 Carros de Passeio 172.280 3 Utilitários 124.830 4 Ônibus 2C 6.935 5 Tribus 730 6 2C 16.790 7 3C 21.170 8 4C 4.745 9 2S1 365 10 2S2 5.840 11 2S3 3.285 12 2C3 1.460 13 3C3 18.615 14 3C4 48.545 VMDa 1.247
7 Tabela 5 – Tráfego na MT-140.
Classe Tipo de veículo Quantidade
1 Motocicletas 38.325 2 Carros de Passeio 221.920 3 Utilitários 174.470 4 Ônibus 2C 7.665 5 Tribus 1.460 6 2C 21.170 7 3C 27.375 8 4C 2.555 9 2S1 730 10 2S2 5.110 11 2S3 4.015 12 2C3 1.825 13 3C3 24.820 14 3C4 63.875 VMDa 1.631
Fonte: Acervo Pessoal, 2018.
Sendo assim, para a MT-423 o Volume médio diário anual para Ônibus (VMDaO) foi a soma dos Ônibus 2C com Tribus, totalizando 7.665 veículos por ano. Como o valor utilizado é a média diária este valor será dividido por 365 dias. Com isso, o VMDaO foi de 21 veículos da classe Ônibus e o Volume médio diário anual de Veículos de Carga (VMDaC) foi de 331 veículos.
Para a MT-140 o Volume Médio Diário anual para Ônibus foi de 25 veículos e o Volume Médio Diário anual de Veículos de Carga (VMDaC) foi de 415 veículos.
Analisando os dados obtidos no estudo de contagem volumétrica da Rodovias, chega-se os seguintes valores para volume projetado.
Para MT-423:
Vp= 1.247 Para MT-140:
Vp= 1.631
O Fator de Veículo (FV) é calculado separadamente para cada tipo de veículo, posteriormente é realizada uma média aritmética para cada classe de veículo. Os valores do FVO e FVC encontrados para a MT-423 estão apresentados na tabela 6.
Tabela 6 – Resultados da Viga Benkelman
RODOVIA Classe
Veículo Fator de Veículo
MT-423 FVO 0,482007116 FVC 11,4522962 MT-140 FVO 0,482007116 FVC 11,4522962
Fonte: Acervo Pessoal, 2018.
O Fatores de veículos encontrados nas duas rodovias foram iguais pois os tipos de veículos que trafegam nas duas são os mesmos e a carga utilizada é padronizada.
Com os parâmetros de tráfego determinados, o número equivalente de operações do eixo padrão anual (número Na) para a MT-423 foi de 6,94x107 e para a MT-140 8,70x107. Segundo a Classificação das Vias (IP – 02/2004), para o volume de ônibus ou
caminhões de 500 veículos por dia e número N de até 107 o tráfego é considerado pesado.
Analisando as leituras iniciais, finais e a constante da viga, que foi obtida pela calibração realizada conforme norma DNER-PRO 175/1994. Como não houve diferença significativa nos valores encontrados nos pontos foi realizada a média da deformação e o raio de curvatura para cada trecho de cada rodovia analisada, ilustrado na Tabela 7.
Tabela 7 – Resultados da Viga Benkelman Identificação d0=(Lo-Lf)a/b (mm) Rc=6250/(2(l0-l25)) (m) MT-423 Média 0,40 525,34 MT-140 Média 0,43 392,58
Fonte: Acervo Pessoal, 2018.
A média das bacias de deformação pode ser observada nas Figura 9 e 10.
Figura 9 - Bacia de deformação MT-423 Fonte: Acervo pessoal, 2018.
Figura 10 - Bacia de deformação MT-140 Fonte: Acervo pessoal, 2018.
4.2. Determinação das Deflexões Admissíveis (Dadm)
Com o número N encontrado foi possível encontrar a Deflexão Admissível para as duas rodovias para a MT-423, Dadm= 0,43 mm e para a MT-140, Dadm= 0,41 mm.
Comparando as deformações máximas obtidas no ensaio em campo, com a deformação admissível, foi possível constatar que nos pontos estudados na MT-423 são inferiores a deflexão admissível e os pontos estudados na MT-140 são superiores a deflexão admissível. 0,000 0,40 0,250 0,24 1,000 0,07 10,000 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 2 4 6 8 10 D e flex õ e s M á x im a s ( m m )
Distância do ponto inicial (m)
0,00 0,44 0,25 0,26 1,00 0,07 10,00 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 2 4 6 8 10 D e flex õ e s M á x im a s ( m m )
Distância do ponto inicial (m) Rc = 525,34 m
8 Como não foi possível obter a idade exata dos
pavimentos analisados foram feitas 4 simulações de idade para calcular o Número N acumulado e as Deflexões Admissíveis ao decorrer do tempo. Foi previsto o acúmulo para 10, 5, 2 e 1 ano com uma taxa de crescimento de 5% ao ano. A Figura 11 mostra os valores de N acumulados e suas respectivas Deflexões referentes a MT-423 e a Figura 12 referente a MT-140.
Figura 11 - Número N acumulado e Deflexão admissível MT-423
Figura 12 - Número N acumulado e Deflexão admissível MT-140.
Considerando os dados do Numero N acumulado a deflexão medida na MT-423 é superior a admissível se a idade do pavimento for maior que 1 ano e na MT-140 é superior a deflexão admissível em qualquer idade. Ambos pavimentos tem idade provável superior a 3 anos.
4.3. Avaliação Estrutural
Seguindo os critérios de avaliação estrutural estabelecidos por norma encontrados na Tabela 3, os dois trechos analisados se encontram na hipótese II em que o pavimento se encontra em condições estruturais regulares e necessitam de reforço. Os pavimentos são executados em TSD sobre camada de cascalho laterítico. Este revestimento não é adequado para o tráfego medido, pois, segundo o DNIT (2006) para N>1,00E+06 deve-se utilizar revestimento em CBUQ e espessura mínima de 12,5 cm.
5. Conclusão
A avaliação estrutural do pavimento da 140 e MT-423 indicou que a pista de rodagem está em condições estruturais regulares, havendo a necessidade reforço.
Os levantamentos feitos neste estudo servirão para embasar o desenvolvimento de novas pesquisas sobre avaliação estrutural, aprofundando o assunto com estudos de retro-análise. Essas pesquisas podem nortear empresas mantenedoras de rodovias, ou prestadoras de serviço a obterem planos de manutenção ou de redimensionamento de vias. Referências bibliográficas
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INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 0,28 0,31 0,36 0,41 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
1,00E+07 5,10E+08 1,01E+09
D e fle x ã o a d m is s ív e l ( m m )
Número N para 1,2,5 e 10 anos respectivamente 0,30 0,33 0,38 0,43 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
1,00E+07 2,10E+08 4,10E+08 6,10E+08
D e fle x ã o a d m is s ív e l ( m m )
Número N para 1, 2, 5 e 10 anos respectivamente
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10 APÊNCICE A – PLANILHAS DE CÁLCULO DO FATOR DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA E FATOR DE VEÍCULO
Fonte: Acervo pessoal, 2018
Fonte: Acervo pessoal, 2018
Fonte: Acervo pessoal, 2018
Fonte: Acervo pessoal, 2018
Fonte: Acervo pessoal, 2018 VMDa Tipo do Eixo Tipo do Veículo ÔNIBUS FV Médio/Class. Veículo 0,482007116 Fator de Veículo 0,735663417 0,228350814 USACE Fator Equiv. De Carga 0,05450839 0,681155027 0,05450839 0,173842424 CARGA MÉDIA 4 7,5 4 7,5 Eixo Diant. ESRS Eixo Traz. ESRD Eixo Diant. ESRS Eixo Traz. ETD 19 2 2C 3C VEÍCULOS DE CARGA Tipo do Veículo VMDa Tipo do Eixo CARGA MÉDIA USACE Fator Equiv. De Carga 3,567380232 8,82671534 9,577722721 0,277913721 3,289466511 0,277913721 8,548801619 0,277913721 9,299809 6 10 6 17 6 25,5 Eixo Diant. ESRS Eixo Traz. ESRD Eixo Diant. ESRS Eixo Traz. ETD Eixo Diant. ESRS Eixo Traz. ETT 46 58 13 2C 3C 4C Fator de Veículo CARGA MÉDIA USACE Fator Equiv. De Carga Fator de Veículo Tipo do Veículo VMDa Tipo do Eixo 6,856846743 12,11618185 0,277913721 3,289466511 8,548801619 0,277913721 3,289466511 3,289466511 10 6 10 17 6 10 Eixo Cent. ESRD Eixo Traz. ESRD Eixo Dian. ESRS Eixo Cent. ESRD Eixo Traz. ETD Eixo Diant. ESRS 1 16 2S1 2S2 Tipo do Eixo CARGA MÉDIA USACE Fator Equiv. De Carga Fator de Veículo Tipo do Veículo VMDa 11,16020813 12,86718923 0,277913721 3,289466511 3,289466511 4,303361389 0,277913721 3,289466511 9,299809 25,5 6 10 10 15 6 10 Eixo Cent. ESRD Eixo Traz. ETT Eixo Dian. ESRS Eixo Cent 1. ESRD Eixo Cent 2. ESRD Eixo Traz. ETD Eixo Dian. ESRS 4 9 2S3 2C3 VMDa Tipo do Eixo CARGA MÉDIA USACE Fator Equiv. De Carga Fator de Veículo Tipo do Veículo 12,17410301 25,92431858 3,289466511 4,303361389 0,277913721 8,548801619 8,548801619 8,548801619 0,277913721 4,303361389 17 15 10 15 6 17 17 6 Eixo Cent 2. ETD Eixo Traz. ETD Eixo Dian. ESRS Eixo Cent 1. ETD Eixo Cent 2. ESRD Eixo Traz. ETD Eixo Dian. ESRS Eixo Cent 1. ETD 51 133 3C3 3C4 FV Médio/Class. (Veículos de Carga) 11,4522962
11 APÊNCICE B – DETERMINAÇÃO DO NUMERO N PELO MÉTODO USACE
Fonte: Acervo pessoal, 2018
Fonte: Acervo pessoal, 2018
21 331 6,94E+07
Ano Ônibus Veículo de Carga Número N anueal (Na)
2018
FV –
USACE 0,482007116 11,4522962
Percentual na Faixa de Projeto C
VMDa VMDaO VMDaC 50
DETERMINAÇÃO DO NÚMERO N (MÉTODO USACE) - MT-423 Ônibus FVO Veículo de Carga FVC Pista Simples
Ônibus Veículo de Carga
DETERMINAÇÃO DO NÚMERO N (MÉTODO USACE) - MT-140 Veículo
de Carga FVC Ônibus
FVO Pista Simples
Percentual na Faixa de Projeto C
50
Número N anueal (Na)
2018 25 415 8,70E+07
FV – USACE
VMDa VMDaO VMDaC
0,482007116 11,4522962
