UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Djavan Aragão Pereira dos Santos
AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS ATRAVÉS DO LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO - PROCEDIMENTO DNIT 008/2003 PRO: ESTUDO DE CASO
DA BR-324 NO TRECHO ENTRE AMÉLIA RODRIGUES E FEIRA DE SANTANA - BA
Djavan Aragão Pereira dos Santos
AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS ATRAVÉS DO LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO -PROCEDIMENTO DNIT 008/2003 PRO: ESTUDO DE CASO
DA BR-324 NO TRECHO ENTRE AMÉLIA RODRIGUES E FEIRA DE SANTANA - BA
Trabalho de Conclusão de Curso
da Universidade Estadual de Feira
de
Santana,
apresentado
à
disciplina Projeto Final II como
requisito parcial à obtenção de
titulo de Bacharel em Engenharia
Civil.
Orientador: Prof. Francisco Antônio Zorzo
Djavan Aragão Pereira dos Santos
AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS ATRAVÉS DO LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO - PROCEDIMENTO DNIT 008/2003 PRO: ESTUDO DE CASO
DA BR-324 NO TRECHO ENTRE AMÉLIA RODRIGUES E FEIRA DE SANTANA - BA.
Trabalho de Conclusão de Curso para obtenção de
Título de Bacharel em Engenharia Civil
Feira de Santana, abril de 2008.
Banca Examinadora:
Me. Mário Sergio de Souza Almeida______________________ Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes
Gerinaldo Costa Alves_________________________________ Universidade Estadual de Feira de Santana
DEDICATÓRIA
AGRADECIMENTOS
Um trabalho de conclusão de curso não é apenas a busca em fontes bibliográficas em arquivos e artigos para a elaboração de um trabalho. É aliar a busca do conhecimento com o estudo de um problema conhecido. Por sorte, recebi ajuda de amigos e professores, que foram de fundamental importância para a realização dessa tarefa. A todas estas pessoas, e outras que por esquecimento possa ter deixado de citar, que facilitaram e tornaram menos árduo a realização deste trabalho, o meu sincero obrigado.
Ao Departamento de Infra-estrutura e Transportes da Bahia que através de seus funcionários, pôde disponibilizar informações e dados para a realização deste trabalho.
Ao professor Francisco Antônio Zorzo, pela orientação, pelo desafio e pelo tempo empregado para orientação.
A professora Eufrozina coordenadora da disciplina Projeto Final II, que me guiou, cobrou e ensinou a iniciar e desenvolver esse trabalho. Ao Professor Gerinaldo Costa da disciplina Projeto Final I, que me deu as primeiras orientações para esse trabalho.
Aos Engenheiros do DNIT – Salvador, pela atenção prestada e pelas informações disponibilizadas para a elaboração do trabalho, que foram: Antônio Carlos Cruz de Oliveira, Olavo Galvão Costa e Mário Sérgio de Souza Almeida.
RESUMO
O trabalho apresenta uma verificação da condição do pavimento de uma rodovia no estado da Bahia. Este estudo condiz com a realidade atual de manutenção da superfície asfáltica dos pavimentos do país, já que devido ao avançado estado das construções de pavimentos flexíveis a preocupação agora se volta para a manutenção da vida útil das mesmas. Foi aplicado um método de avaliação da superfície de pavimentos flexíveis, na rodovia BR-324, trecho entre Amélia Rodrigues e Feira de Santana, do Km 543 ao Km 230. Nesse estudo foi aplicado o modelo de avaliação superficial LVC do DNIT, que através da norma 008/2003 – PRO informa as diretrizes para a realização do estudo. O método baseia-se na verificação do estado geral da superfície asfáltica e das manifestações patológicas nela presentes, gerando-se 03(três) índices que são o ICPF (Índice de Condição de Pavimentos Flexíveis), o IGGE (Índice de Gravidade Global Expedito) e o IES (Índice do Estado de Superfície do Pavimento). Ao final do estudo chegou-se ao resultado que indicou o estado do pavimento como regular. Com isso, o trabalho visa demonstrar a situação sobrecarregada do setor rodoviário do país e da Bahia. O tipo de estudo aqui desenvolvido torna-se importante para a tomada de decisões sobre uma intervenção de recuperação para que seja melhorada a condição de trafegabilidade nesse trecho, diminuindo o gasto de uma intervenção feita em hora inoportuna e reduzindo a incidência de acidentes de trânsito.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
1 - INTRODUÇÃO 13 1.1 - ESTRUTURA DO TRABALHO 14 1.2 - JUSTIFICATIVA 14 1.3 - OBJETIVOS 16 1.3.1 - Geral 16 1.3.2 - Especifico 16 1.4 - METODOLOGIA DO TRABALHO 16
2 - ESTUDO DA SITUAÇÃO DOS TRANSPORTES NO BRASIL 18
2.1 - A FORMAÇÃO DAS RODOVIAS NO BRASIL 18 2.2 - IMPORTÂNCIA DO TRANSPORTE RODOVIÁRIO NO BRASIL 19 2.3 - CARACTERIZAÇÃO DOS TRANSPORTES NO BRASIL 20
2.3.1 - Ferrovias 20
2.3.2 - Hidrovias 21
2.3.3 - Rodovias 22
2.4 - CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA MALHA RODOVIÁRIA 24 2.4.1 - Rodovias Federais em Geral 25 2.4.2 - Rodovias Federais na Bahia 26
3 - AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO 29
3.1 - GERÊNCIA DE PAVIMENTOS 29
3.2 - AVALIAÇÃO SUPERFICIAL 30
3.2.1 - Definição 30
3.3 - TERMINOLOGIA DAS FALHAS DOS PAVIMENTOS 33 3.4 - MÉTODOS DE AVALIAÇÃO SUPERFICIAL DOS PAVIMENTOS 33 3.4.1 DNIT 007/2003 – PRO 34 3.4.2 DNIT 008/2003 – PRO 34 3.4.3 DNIT 009/2003 – PRO 35 3.5 - OUTROS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DOS PAVIMENTOS 35 3.5.1 - Avaliação Estrutural Destrutiva (prospecção) 36 3.5.2 - Prospecção Não Destrutiva dos Pavimentos 36 3.5.3 - Medidas de Deflexões 37
3.5.4 - Viga Benkelman 37
3.5.5 - Falling Weight Deflectometer 38
4 - ESTUDO DO MECANISMO DA PRODUÇÃO DAS FALHAS ABORDADAS
NA METODOLOGIA DO DNIT 008/2003 PRO 39
4.1 - TRINCAS 39
4.2 - DEFORMAÇÕES 41
4.3 - PANELAS E REMENDOS 43
4.4 - OUTROS DEFEITOS 43
5 - SELEÇÃO DAS ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO E REABILITAÇÃO 45
5.1 - ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO 45
5.1.1 - Remendos 45
5.1.2 - Capas Selantes 46
5.2 - ATIVIDADES DE REABILITAÇÃO 46 5.3 - SERVIÇOS RECOMENDADOS PARA AS DIFERENTES
MANIFESTAÇÕES DE PATOLOGIAS ASFÁLTICAS 47
6 - ESTUDO DE CASO 49
6.2 - METODOLOGIA UTILIZADA NO TRABALHO DE CAMPO 50 6.2.1 - Operação do Veículo 51 6.2.2 - Processo de Levantamento 51 6.2.2.1 - Extensão dos Segmentos 51 6.2.2.2 - Preenchimento do Formulário para Registro 52
6.2.3 - Cálculos 55
6.3 - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 56
7 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 70
ANEXOS 73
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Evolução da participação dos transportes de carga no Brasil p.20; Figura 2 - Malha ferroviária brasileira p.21;
Figura 3 - Principais hidrovias do Brasil p.22;
Figura 4 - Condição do pavimento das rodovias federais p.25;
Figura 5 - Evolução da condição do pavimento das rodovias federais p.26; Figura 6 - Efeitos da escolha do momento de se restaurar um pavimento p.32; Figura 7 - Localização da BR-324 - Trecho Amélia x Feira p.50;
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Evolução da rede rodoviária nacional por tipo de jurisdição 1960/2000 p.23;
Tabela 2 - Qualidade do pavimento da malha rodoviária federal na Bahia p.26; Tabela 3 - Classificação das rodovias da malha rodoviária federal na Bahia p.27; Tabela 4 - Tabela de código de defeitos p.33;
Tabela 5 - Resumo das causas e tipos de deformação permanente p.42; Tabela 6 - Patologias e serviços de correção p.48;
Tabela 7 - Informações do Cabeçalho p.52;
Tabela 8 - Elementos de inspeção a serem observados p.52;
Tabela 9 - Representação dos tipos de defeitos observados pelo LVC p.53; Tabela 10 - Freqüência dos defeitos p.53;
Tabela 11 - Tabela de ICPF p.54;
Tabela 12 - Pesos para cálculo do IGGE p.55;
Tabela 13 - Índice do Estado de Superfície do Pavimento p.56;
Tabela 14 - Resultado do Levantamento Visual Contínuo 1ª Planilha p.57; Tabela 15 - Resultado do Levantamento Visual Contínuo 2ª Planilha p.58; Tabela 16 - Primeiro formulário de cálculo do IGGE p.59;
Tabela 17 - Segundo formulário do cálculo do IGGE p.60; Tabela 18 - Primeiro quadro de resumo de resultados p.61; Tabela 19 - Segundo quadro de resumo de resultados p.62;
Tabela 20 - Qualificação dos subtrechos e correlação com o relatório fotográfico p.63;
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
AASTHO - American Association of State Highway and Transportation Officials ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANTT - Agência Nacional de Transportes Terrestres CAP - Cimento Asfáltico de Petróleo
CBUQ - Concreto Betuminoso Usinado à Quente CNT - Confederação Nacional dos Transportes CVRD - Companhia Vale do Rio Doce
DERBA - Departamento de Infra-Estrutura de Transportes do Estado da Bahia DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT - Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes EUA - Estados Unidos da América
FEPASA - Ferrovia Paulista S.A. FWD - Falling Weight Deflectometer LVC - Levantamento Visual Contínuo VMD - Volume Médio Diário
HRB - Highway Research Board FRN - Fundo Rodoviário Nacional GPR - Ground Penetrating Radar HDM - High Disign Maintence
ICPF - Índice de Condição do Pavimento Flexível IES - Índice do Estado de Superfície
IGG - Índice de Gravidade Global
IGGE - Índice de Gravidade Global Expedito IGI - Índice de Gravidade individual
MT - Ministério dos Transportes PMF - Pré-Misturados a Frio PNV - Plano Nacional de Viação PPP - Parceria Público Privada
1- INTRODUÇÃO
A avaliação de um pavimento rodoviário compreende um conjunto de atividades destinadas a obtenção de dados, informações e parâmetros que permitam diagnosticar os problemas e interpretar o desempenho de uma estrutura. Essa avaliação é feita visando detectar as necessidades atuais e futuras de manutenção do pavimento e se prever as conseqüências da implementação de estratégias alternativas de manutenção (GONÇALVES, 1999).
A avaliação da superfície de pavimentos pode ser feita através de vários métodos que se propõem a estabelecer um índice de qualidade para um determinado segmento a partir da análise e estatísticas relacionadas aos diversos defeitos encontrados sobre a superfície do pavimento (BALBO, 1997). No caso do presente estudo foi eleita a metodologia preconizada no Procedimento Técnico do DNIT, PRO-008/2003 – Levantamento Visual Contínuo (LVC).
A seleção do Procedimento Técnico do DNIT, PRO-008/2003 – Levantamento Visual Contínuo, como metodologia de trabalho de campo, deveu-se ao fato de que ela é, atualmente, a mais empregada pela gerência de pavimentos dos órgãos responsáveis pelas rodovias, no caso da Bahia, o DERBA – Departamento de Infra-estrutura de Transportes do Estado da Bahia. Essa metodologia está bastante difundida por representar uma abordagem simplificada, mas de boa eficiência para avaliação rápida e não destrutiva da superfície dos pavimentos rodoviários.
Segundo Gonçalves (1999) pode ser necessário avaliar-se um pavimento por razões específicas, tal como estimar a vida restante de um pavimento que sofreu interferências anormais ou não previstas, a exemplo de excesso de carga ou problemas de natureza construtiva, e levar a uma tomada de decisão correta.
1.1 - ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho monográfico é constituído de sete capítulos, cuja composição está descrita a seguir.
O capítulo 1 faz a introdução do trabalho monográfico, onde são descritos o tema, o problema, a justificativa e a metodologia utilizada para elaboração do trabalho.
Do capítulo 2 ao 5 é feita uma revisão bibliográfica sobre assuntos relacionados ao tema abordado no trabalho monográfico:
O capítulo 2 é composto por um estudo da situação do transporte rodoviário no âmbito brasileiro, com alguns fatos, datas e nomes marcantes.
No capítulo 3 é elaborada uma revisão teórica do modelo de gerência de pavimentos flexíveis e seus benefícios.
No capítulo 4 consta uma apresentação das patologias existentes no pavimento conforme foram consideradas nesse trabalho e as possíveis causas da produção destas falhas.
O capítulo 5 consta dos tipos de serviços recomendados para cada caso de manifestação das patologias asfálticas e os principais serviços executados em manutenção e reabilitação de pavimentos atualmente.
O capítulo 6 apresenta o estudo de caso, com o levantamento de dados e a análise dos mesmos.
No capítulo 7 estão incluídas as considerações finais do trabalho monográfico e os pontos principais deste estudo.
Por fim, são listadas as referências bibliográficas e representados os anexos utilizados para a elaboração deste trabalho.
1.2 - JUSTIFICATIVA
Uma das maiores preocupações que atingem os profissionais que trabalham com a operação das rodovias é a de avaliar o estado dos pavimentos e planejar os serviços de engenharia.
pavimentos não conseguir identificar os defeitos e fazer a intervenção no momento correto.
Para realizar a avaliação dos pavimentos e o monitoramento das rodovias com fins de gerenciar a aplicação dos “tapa-buracos” e dos demais serviços, é preciso encadear uma série de informações e conhecimentos e superar dificuldades operacionais. Uma das dificuldades está em escolher a metodologia de avaliação. Outra dificuldade está em conhecer as causas das patologias a partir do diagnóstico do estado do pavimento. Uma outra dificuldade está, com base nos levantamentos, avaliar a serventia do pavimento e indicar as medidas a serem empreendidas (BALBO, 1997).
O problema estudado aqui tem chamado a atenção dos agentes e usuários ligados à rede rodoviária. As sociedades brasileira e baiana estão muito interessadas no assunto do funcionamento da malha viária. Os periódicos baianos cotidianamente salientam as manchetes sobre defeitos de pavimentos, acidentes rodoviários, problemas de insegurança nas estradas (PEREIRA, 2006).
Nesse sentido, a CNT – Confederação Nacional dos Transportes, um órgão ligado ao empresariado do setor de transportes de carga, faz, por conta própria, anualmente, uma avaliação da pavimentação da malha federal. Os dados são veiculados através da publicação na Internet e na revista CNT. No item 2.4, a seguir, estão colocados os resultados dos últimos anos que demonstram que grande parte dos sistemas rodoviários nacional e baiano estão sendo avaliados como em estado regular, ruim ou péssimo.
De todo modo a CNT, para fazer sua pesquisa, precisou conceber uma metodologia de avaliação dos pavimentos. A sua metodologia, bastante parecida com a que será empregada no presente estudo, consiste numa análise visual feita em deslocamento na rodovia, levando em conta alguns elementos como sinalização, condição do pavimento, geometria e demais defeitos.
Dentre as diversas metodologias recomendadas pelo DNIT vale aqui fazer referência aos quatro procedimentos que são 006/2003, 007/2003, 008/2003 e 009/2003 (ver também o item 3.4 do presente trabalho).A aplicação do LVC se justifica pelo fato de ser um método de abordagem simples, econômico, rápido e não destrutivo.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1- Geral
Avaliar a superfície asfáltica do pavimento da rodovia BR-324 no trecho entre Amélia Rodrigues e Feira de Santana, na Bahia, do quilômetro 543 ao 520, através do método do LVC, visando, com o estudo das condições da rodovia, incentivar a melhora do conhecimento do estado da malha viária da federal no estado da Bahia.
1.3.2- Específico
1 - Formalizar e mensurar a qualidade da superfície do pavimento neste trecho da rodovia para consultas e posteriores trabalhos;
2 - Realizar um diagnóstico das causas da deterioração do pavimento da rodovia através da avaliação de um trecho escolhido,e indicar medidas de engenharia;
3 - Avaliar os resultados da aplicação do método do LVC como um procedimento do sistema de gerenciamento da rodovia com vistas a reduzir propagação de defeitos e desgaste da rodovia, através da tomada de decisão na hora certa.
1.4 – METODOLOGIA DO TRABALHO
Para o desenvolvimento do trabalho monográfico, foi executada uma revisão bibliográfica, em artigos, livros, teses, dissertações, jornais e revistas.
Foram abordados assuntos como:
- A priorização do modal rodoviário para transportes no Brasil; - O planejamento do sistema de gerenciamento de pavimentos;
- Os tipos de falhas e as causas prováveis encontradas nos pavimentos flexíveis, visualmente identificáveis;
- Os serviços de recuperação recomendados em cada caso.
Executou-se, no entanto, para estudar a situação da malha viária da Bahia, a aplicação do método do LVC para o contexto da BR-324 no sentido Salvador-Feira, no trecho entre Amélia Rodrigues e Feira de Santana do quilômetro 543 ao 520, cuja pavimentação é executada em CBUQ.
Para isto, foi empregado o procedimento 008/2003 do DNIT, que é composto dos seguintes processos:
a) Levantamento Visual em campo, através do percurso do trecho a ser analisado;
b) anotação dos defeitos apresentados em planilhas; c) Cálculo dos Índices de avaliação do pavimento.
2- ESTUDO DA SITUAÇÃO DOS TRANSPORTES NO BRASIL
2.1 – A FORMAÇÃO DAS RODOVIAS NO BRASIL
Durante praticamente todo o período colonial, a ocupação e o povoamento brasileiro foram um constante objetivo de Portugal, em virtude da lei internacional do uti possidetis. Por esta lei, vigente na Europa, logo após os grandes descobrimentos, todas as nações européias poderiam invocar o princípio do efetivo domínio para reivindicarem a posse dos territórios recém-descobertos, daí o empenho português de povoar a colônia e, até mesmo, abrir caminhos e interligar as várias capitanias brasileiras (GALVÃO, 1996).
Segundo Cruz e Bitencourt (2005) o fato que deu início à história do sistema viário terrestre no Brasil foi à inauguração da estrada União Indústria, em 1861. Contudo, a primeira lei a conceder auxílio federal para a construção de estradas foi aprovada somente em 1905.
Segundo Rubin e Pagel (2007) dá pra se dizer que a história das estradas brasileiras tem grande avanço com Washington Luís, que assumiu o cargo de presidente do Brasil em 1926, a quem se atribuiu à frase “Governar é Construir Estradas”. Isso porque é apenas em seu governo que surgem grandes obras como a São Paulo – hoje Via Dutra – e a primeira rodovia pavimentada do Brasil, a Rio-Petrópolis, que hoje leva o nome do presidente em questão. Ambas foram inauguradas em 1928.
Na primeira metade do século XX, ainda tem-se a percepção de que o Brasil constituía um imenso arquipélago de ilhas econômicas. Surge, então, a ideologia nacionalista da marcha para o Oeste e, nesta linha os governos de Vargas e Kubitscheck consagraram a integração nacional como um dos objetivos principais da política pública, por meio de grandes obras rodoviárias (GALVÃO, 1996).
Nos anos 40 a construção de rodovias ganha impulso, com a criação do Fundo Rodoviário Nacional (FRN) em 1946. O fundo estabelecia um imposto sobre os combustíveis que, juntamente com uma parte do orçamento, tinham o objetivo de financiar novas estradas. A criação da Petrobrás e o início da indústria automobilística aceleram ainda mais a abertura de novas rodovias.
Em 1945 o então ministro da Viação e Obras Públicas, Maurício Joppert da Silva, aprovou junto ao presidente José Linhares, o Decreto-lei 8.463, que conferia autonomia técnica e financeira ao DNER. Com essas medidas a política rodoviária brasileira tem seu grande impulso. Em 1950 o Brasil já contava com 968 Km de rodovias pavimentadas, o dobro do verificado na década anterior.
Nos governos militares dos anos 1960 e 1970, a integração do país veio a ser tratada como assunto de segurança nacional (GALVÃO, 1996). Foi então que ocorreu a explosão do rodoviarismo no Brasil, onde foram interligadas as capitais do país. Surgiram várias rodovias importantes. Em 1980 o Brasil já possuía 47 mil Km de rodovias federais pavimentadas.
Começou então uma nova fase, menos entusiástica do plano rodoviário brasileiro. Em 1988 o Fundo Rodoviário Nacional foi extinto. Criaram-se então alternativas, como o Selo Pedágio em 1989, e o Imposto do Petróleo em 1991. Porém, os recursos foram caindo gradativamente após isso.
Com a escassez dos recursos destinados à política dos transportes foram criadas algumas alternativas na década de 90, como o Programa de Concessões Rodoviárias, o Programa de Descentralização e Restauração da Malha e o Programa Crema, de restauração e manutenção rodoviária (CRUZ e BITENCOURT, 2005).
2.2 – IMPORTÂNCIA DO TRANSPORTE RODOVIÁRIO NO BRASIL
Figura 1 – Evolução da Participação dos Transportes de Carga no Brasil
Fonte: Brasil 2001, apud Bartholomeu (2006)
Em 2004 a distribuição dos transportes de carga no Brasil se manteve, com o transporte rodoviário sendo responsável por 61,1% do total, o ferroviário por 20,7% e o hidroviário por 4,6% (Confederação Nacional dos Transportes – CNT, 2005, apud BARTHOLOMEU, 2006, p.21).
2.3 – CARACTERIZAÇÃO DOS TRANSPORTES NO BRASIL
2.3.1 Ferrovias
As ferrovias brasileiras não constituem o principal foco de investimento como sistema de transporte brasileiro. O sistema ferroviário está sendo operado quase em sua totalidade por empresas privadas, após a desestatização da RFFSA (Rede Ferroviária Federal S.A.), da Fepasa (Ferrovia Paulista), da CVRD (Companhia Vale do Rio Doce) e outras empresas menores. A extensão da malha ferroviária está limitada a 30 mil Km e, em alguns casos, em precário estado (CRUZ e BITENCOURT, 2005).
Os investimentos feitos atualmente no sistema de transportes ferroviário dizem respeito à manutenção da malha já existente, configurando assim um crescimento lento na quantidade transportada pelo sistema.
Figura 2 – Malha Ferroviária Brasileira
Fonte: ANTT - Agência Nacional de Transportes Terrestres 2007
2.3.2 Hidrovias
Constitui o transporte menos utilizado no país. As principais hidrovias nacionais, na qualidade de vias navegáveis (cursos d’água), constituem a maior parte dos 42.000 km de sua extensão. Vale dizer que o volume de água da bacia amazônica permite em sua malha fluvial a integração de quase metade do território nacional.
Dentre as principais hidrovias do Brasil se destacam: Hidrovia do Madeira, Hidrovia do São Francisco, Hidrovia Tocantins-Araguaia, Hidrovia Paraná-Tietê e Hidrovia Paraguai-Paraná. Esse modal de transportes é o que apresenta os menores custos de implantação e manutenção. As obras viárias são simples, necessitando apenas de sinalização e uma fiscalização das intervenções feitas ao longo do curso dos rios navegáveis. Um fator negativo deste modal de transportes é o grande impacto ambiental ocasionado nas regiões por onde o mesmo é desenvolvido.
Figura 3 – Principais Hidrovias do Brasil
Fonte: Ministério dos Transportes (2007)
2.3.3 Rodovias
As rodovias brasileiras são a principal fonte de deslocamento dentro do país. Isso ocorre pelo alto desenvolvimento do sistema rodoviário, em relação aos modais ferroviário e hidroviário, o que vem sobrecarregando esta modalidade de transporte cada vez mais.
Uma das importantes causas da sobrecarga da modalidade rodoviária é o aumento da frota proporcionalmente maior que o desenvolvimento do sistema viário. A evolução da malha rodoviária no Brasil se deu de maneira acelerada a partir dos anos de 1960, a tabela 1 mostra que dos 1.734.000 Km de via, apenas 10% são pavimentados, crescendo em relação aos apenas 2,75% pavimentados na década de 1960.
Tabela 1 – Evolução da rede rodoviária nacional por tipo de jurisdição 1960/2000
Fonte: DNIT Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes 2005
Porém o investimento na manutenção da malha viária não vem seguindo de modo adequado o mesmo crescimento, o que provoca as más condições das rodovias, que podem ser observadas em todo o país, principalmente nas regiões menos desenvolvidas.
Contudo, ainda em péssimas condições as rodovias respondem por mais de 60% dos transportes de cargas no interior do país. Em se tratando de pessoas, são mais de 1,3 bilhão de pessoas anualmente, o que representa cerca de 95% do transporte total de passageiros no país (CRUZ e BITENCOURT, 2005).
A malha rodoviária nacional é a segunda maior em extensão do mundo, perdendo apenas para os EUA. Porém a participação das rodovias no transporte de cargas nos EUA é de 33%, realizando uma melhor distribuição entre os modais de transportes, sendo 44% nas ferrovias e 23% nos demais modais. Na China os modais ferroviário e aquaviário respondem por 87% do transporte de cargas do país (BRANDÃO e CURY, 2005).
O modal rodoviário, além de tudo, é o que necessita de uma maior investimento em manutenção dentre os modais apresentados. Investimento esse que no Brasil não vem sendo realizado de maneira correta. A priorização das rodovias a serem recuperadas, muitas vezes segue vontades políticas inconvenientes.
No país não tem havido fundos suficientes para arrecadação de recursos para recuperação de rodovias. Os sistemas existentes de acompanhamento e gerência de rodovias não funcionam de modo conveniente.
2.4 – CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA MALHA RODOVIÁRIA
Os órgãos competentes, que fiscalizam as rodovias nacionais, detêm o conhecimento do estado da superfície dos pavimentos flexíveis. A análise é feita através das suas normas, que serão abordadas no item 3.4 deste trabalho.
Além dos departamentos de transportes, desde 1995, a CNT, Confederação Nacional dos Transportes, realiza a pesquisa rodoviária, que avalia a totalidade da malha federal do Brasil e as mais importantes rodovias estaduais sob concessão.
Essa pesquisa é uma importante ferramenta, já que demonstra quais as rodovias que precisam de investimento para recuperação mais imediato, produzindo um grande efeito sobre a opinião pública.
A Pesquisa Rodoviária CNT fundamenta-se na idéia de qualificar trechos rodoviários de até 10 quilômetros de extensão segundo semelhança com um trecho homogêneo e perfeito, isto é, aquele que possui as melhores condições em todos os atributos considerados na pesquisa. A quantificação dessa semelhança é realizada por meio de coeficientes de parecença, usados em análise de agrupamento, para se medir semelhança ou disparidade entre dois objetos quaisquer.
Péssimo 7,9 Ruim 10,8 Regular 35,8 Bom 6,5 Ótimo 39 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
2.4.1 - Rodovias Federais em Geral
Na pesquisa rodoviária CNT 2007 foram pesquisados os 87.500 Km de rodovias pavimentadas federais e estaduais sob concessão atualmente no país. As rodovias foram classificadas quanto ao nível de qualidade do pavimento como:
Figura 4 – Condição do Pavimento das Rodovias Federais
Fonte: Confederação Nacional dos Transportes 2007
Cerca de 7,9% do pavimento das rodovias brasileiras analisadas obtiveram a classificação como péssima. Já 10,8% foram considerados ruins, 35,8% regular, 6,5% bons e 39% como ótimos. Esses resultados demonstram que apenas 45,5% dos pavimentos avaliados foram considerados trafegáveis com segurança e conforto. Ou seja, cerca de 40.000 Km de rodovias foram consideradas em mínimas condições de trafego, sendo então os outros 54,5% dos pavimentos considerados em condição regular, ruim ou péssima, podendo causar problemas de operação de veículos.
A análise sistêmica destes resultados da Pesquisa Rodoviária CNT 2007 indica um quadro geral deficiente e, em certa medida, muito preocupante. Isto porque se percebe que modificações qualitativas favoráveis em grande escala nas condições rodoviárias demandarão um período de tempo mais longo para serem implementadas e poderem gerar maiores benefícios ao país.
rodovias, já que as rodovias consideradas como ruim ou péssimas caíram de 24,6% no ano de 2005 para 18,7% no ano de 2007.
Figura 5 – Evolução da Condição do Pavimento das Rodovias Federais
Fonte: CNT - Confederação Nacional dos Transportes 2007
Essa recente melhoria nas rodovias expressa uma reação do poder público durante os últimos anos para conservação da malha rodoviária.
2.4.2 – Rodovias Federais na Bahia
A avaliação da pesquisa nas rodovias federais na Bahia, não diferentemente dos outros estados, obteve resultados também preocupantes:
Tabela 2 - Qualidade do pavimento da malha rodoviária federal na Bahia
Foram avaliados 7.056 Km de rodovias federais e estaduais sob concessão na Bahia. Desses, 38,3% (2.700 Km) da superfície do pavimento foram considerados em estado bom ou ótimo, ou seja, com condições de tráfego com conforto e segurança. Já regular, ruim ou péssimo foram considerados 61,7% (4.356 Km) das rodovias analisadas. Isso indica a má qualidade do sistema viário federal do estado da Bahia e a necessidade de um estudo mais detalhado por rodovia.
A tabela a seguir demonstra a classificação das rodovias federais da Bahia quanto às condições analisadas pela Pesquisa CNT 2007:
Tabela 3 - Classificação das rodovias da malha rodoviária federal na Bahia
A rodovia em estudo obteve uma classificação quanto à condição da superfície do pavimento como regular de acordo com a pesquisa. Foram analisadas 269 Km de extensão da rodovia BR – 324 dentro da Bahia. Esse resultado serve como um parâmetro de correlação para o estudo de caso realizado no capítulo seis.
Para a melhoria desse quadro, o DNIT vem procurando soluções para melhorar a gerência de pavimentos do país. De acordo com os engenheiros do DNIT na Bahia, Antônio Carlos Cruz de Oliveira, Mário Sergio de Souza Almeida e Olavo Galvão Costa:
“O DNIT está implantando um Programa de Gestão e Manutenção de pavimentos, o HDM (High Design Maintence). O Programa tem por princípio o acompanhamento do Banco Mundial nos gastos efetuados em determinada estrada ao longo da sua vida útil”.1
Ainda de acordo com os engenheiros do DNIT, esse sistema modificaria o modelo de priorização de intervenção em rodovias a serem recuperadas, já que cada estrada teria seu recurso destinado desde a sua implantação, acompanhando o seu desgaste durante a vida útil e intervindo quando necessário.
Essa iniciativa modificaria o quadro do estado das rodovias na Bahia, porém o programa ainda encontra-se em fase de implantação. Segundo o estudo de viabilidade de PPP (Parceria Público Privada)-Sistema Rodoviário BR-116/BR-324/BA, o modelo HDM é uma ferramenta para a avaliação de estratégias de construção e manutenção de rodovias. A validade da estratégia é julgada sobre uma base de custos totais. O modelo simula as condições e custos envolvidos no período de vida útil do projeto, fornecendo parâmetros econômicos de decisão entre várias estratégias de manutenção para um trecho de rodovia.
As informações que deverão constar no acervo técnico que são necessárias à execução do HDM são os dados de identificação dos subtrechos, dados da estrutura do pavimento existente, dados pluviométricos, dados de defeitos dos pavimentos, dados de condição da superfície de rolamento, dados de deflexão, dados de irregularidade longitudinal, dados do tráfego. Esse programa deverá funcionar como um acompanhamento intensificado do estado das rodovias ao longo da sua vida útil.
1
3 – AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO
3.1 – GERÊNCIA DE PAVIMENTOS
Após a construção da estrada, fato esse que requer uma aplicação financeira, uma outra vertente aparece, que é a atividade de gerência do pavimento.
A gerência dos pavimentos é a realização de atividades para a manutenção do estado da via em condições trafegáveis e que tragam conforto e segurança aos usuários. Essa gerência é constituída de etapas, que vão desde as atividades de avaliação do pavimento, passando pelas atividades de manutenção e para rodovias mais deterioradas, atividades de reabilitação.
A necessidade de manutenção dos pavimentos da rodovia ocorre desde a sua construção, quando ela ainda é nova e em bom estado até o fim da sua vida útil. A respeito dos pavimentos, constata-se a necessidade da intervenção em hora oportuna, uma vez que os pavimentos começam a se deteriorar a partir do primeiro dia útil (LIMA e RODRIGUES, 2000 apud NETO, 2002, p.7).
Para isso, existem órgãos governamentais, a exemplo do DNIT e do DERBA que possuem equipe técnica especializada na realização dos procedimentos de avaliação. Porém, o grande empecilho dessa atividade é o direcionamento dos recursos para o pleno desenvolvimento da gerência.
Porém, para que esta intervenção ocorra é necessário que se monte um sistema de gerência de pavimentos.
De acordo com Lee, 1996 apud Bartholomeu (2006, p.27),
“O atraso nos investimentos necessários para minorar as carências do setor gera o processo de antieconomia, em que para cada dólar poupado em serviços de conservação em momento oportuno, resulta em um acréscimo de cerca de 3 dólares em gastos futuros com obras de reabilitação e reconstrução.”
Nos EUA, desde os anos 80, o governo começou montar um sistema de gerência de pavimentos (SGP), para se evitar uma crescente e inadequada aplicação de recursos públicos (BALBO e BODI, 1998).
o governo federal estabeleça um SGP, para que assim haja identificação dos trechos de rodovia mais necessitados de intervenção de restauração, priorizando e agendando os serviços mais economicamente vantajosos para todos.
A classificação dos modelos de conservação rodoviária, segundo o estudo de viabilidade de PPP do DNIT, pode ser feita como:
Conservação Corretiva Rotineira: conjunto de operações de conservação
feitas de forma permanente, com programação regular e rotineira, para corrigir um defeito ou inconformidade.
Conservação Preventiva Periódica: conjunto de operações de conservação
realizadas de forma periódica para evitar o surgimento ou agravamento dos defeitos.
Conservação de Emergência: conjunto de operações destinadas a reparar,
repor, reconstruir ou restaurar elementos obstruídos ou danificados da rodovia, corrigindo defeitos de surgimento repentino, provocado por eventos extraordinários e imprevisíveis.
Além dessa análise, uma boa política de gestão de qualquer malha viária depende do fluxo contínuo de recursos necessários à implementação dos serviços de manutenção de rotina e de reforço, conforme um SGP. Qualquer atraso no agendamento de obras de manutenção resulta em demandas futuras com custos muito superiores, pois, verificou-se que a progressão dos defeitos dos pavimentos geralmente não varia proporcionalmente com o tempo, e atrasos de seis meses a um ano podem significar custos de manutenção de 400 a 500% superiores, conforme estudos da United States Department of Transportation (TAVAKOLI et alli, 1992 apud, BALBO e BODI, 1998).
3.2 - AVALIAÇÃO SUPERFICIAL
3.2.1 - Definição
Para o melhor entendimento do mecanismo de avaliação da superfície do pavimento, iremos definir a superfície do mesmo e o seu comportamento quando submetido a cargas.
conforto, a segurança, e a mobilidade, o que é, em última análise, a razão do projeto e construção do pavimento. Esta deve estar em bom estado para exercer sua função de condução do trafego com segurança e conforto.
A avaliação da superfície de um pavimento consiste do registro da extensão, freqüência e severidade dos defeitos de superfície existentes (GONÇALVES, 1999).
Segundo Senço (2001), o estudo da situação da via deve se basear inicialmente num exame visual das condições da superfície da capa de rolamento, e os trabalhos de conservação deverão ser vinculados ao grau de falhas encontrado.
Após o que, realiza-se uma verificação estrutural do pavimento, através dos mecanismos que serão citados no fim deste capítulo. O exame visual pode ser um direcionador para os trechos de devem ser avaliados pelos métodos de inspeção estrutural.
3.2.2 - Importância da Avaliação Superficial
A avaliação da superfície do pavimento se torna importante, à medida que observa-se que essa possibilita o cadastro dos problemas encontrados nos segmentos e com isso a escolha do momento correto para a realização de uma manutenção preventiva. Essa atividade se constitui como um dos principais mecanismos de auxílio para o pleno gerenciamento da rodovia.
Segundo os estudos da United States Department of Transportation (TAVAKOLI et alli, 1992, apud BALBO e BODI, 1998), a medida em que a rodovia sofre a interferência na hora correta, os custos com os reparos que devem ser feitos podem ser de até quatro a cinco vezes menores do que se essa intervenção fosse feita posteriormente com a pista em uma qualidade muito deteriorada. Esse gerenciamento pode também diminuir os danos nas camadas inferiores do pavimento.
Figura 6 - Efeitos da Escolha do Momento de se Restaurar um Pavimento
Fonte: Fernando Pugliero Gonçalves (1999)
Segundo Gonçalves (1999) o processo de tomada de decisão que diz respeito à escolha de medidas de manutenção depende da integração de uma série de fatores, tais como: estrutura do pavimento, tráfego atuante, taxa de oportunidade do capital e custo da obra.
A vida útil do pavimento é diminuída, dentre outras causas, pela aplicação de carga em excesso no pavimento, devida as sobrecargas transportadas pelos veículos automotores de grande porte. Essa constatação se torna mais evidente, à medida que observa-se a preferência nacional pelo modelo de transportes rodoviário e a falta de vigilância das cargas de veículos.
Um importante dado obtido pelas avaliações superficiais são os tipos de defeitos encontrados no pavimento, com a identificação das possíveis causas das manifestações patológicas, propiciando um melhoramento na decisão a ser tomada para a recuperação do trecho defeituoso. Algumas das causas mais freqüentes no surgimento dos defeitos dos pavimentos asfálticos podem ser devidas a problemas construtivos.
avaliação rotineira da superfície dos pavimentos da malha viária, assunto que raramente é abordado fora dos trabalhos acadêmicos.
3.3 - TERMINOLOGIA DAS FALHAS DOS PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
As falhas dos pavimentos flexíveis são definidas de acordo a norma do DNIT 005/2003 – TER: defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos: terminologia.
Essa norma descreve a terminologia dos tipos de defeitos encontrados na camada superficial dos pavimentos asfálticos:
Tabela 4 – Tabela de Código de Defeitos
Defeito Código
Fissura FI
Trinca Transversal Curta TTC Trinca Transversal Longa TTL Trinca Longitudinal Longa TLL Trinca Longitudinal Curta TLC Couro de Jacaré sem erosão J Couro de Jacaré com erosão JE Trinca de Retração Térmica TRR Trinca de Bloco sem Erosão TB Trinca de Bloco com Erosão TBE Afundamento Plástico Local ALP Afundamento Plástico da Trilha ATP Afundamento de Consolidação Local ALC Afundamento de Consolidação de Trilha ATC
Ondulação/Corrugação O Escorregamento E Exsudação EX Desgaste D Panelas P Remendo Superficial RS Remendo Profundo RP
Fonte: DNIT 005/2003 TER
3.4 – MÉTODOS DE AVALIAÇÃO SUPERFICIAL DOS PAVIMENTOS
seguir na parte da metodologia utilizada no Estudo de Caso do Capítulo 6. As outras são indicadas a seguir:
3.4.1 DNIT 006/2003 - PRO Avaliação Objetiva da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semi-rígidos.
Este procedimento baseia-se no cálculo do IGG (Índice de Gravidade Global) da superfície analisada. Para isso devem ser demarcadas as áreas que serão analisadas de 20 m em 20 m alternados em relação ao eixo da pista. Essa área é composta da largura da faixa de tráfego e uma extensão de 6 m.
Nessas áreas serão analisadas as ocorrências de defeitos (ver tabela 4), dando ênfase à observação da presença do afundamento nas trilhas de roda. Para isso será utilizada uma treliça metálica cuja configuração é apresentada em norma.
Para o cálculo do IGG, os defeitos são separados em 8 grupos. Cada grupo possui seu fator de ponderação que através do cálculo de cada IGI (Índice de Gravidade Individual) será somado para a obtenção do IGG. Esse índice por sua vez classifica o pavimento da rodovia como ótimo, bom, regular, ruim ou péssimo.
3.4.2 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 de Projetos.
Esse procedimento analisa o estado da superfície de um pavimento expresso através da presença ou ausência de defeitos que serão contados e medidos.
A demarcação das áreas serão idênticas as do método descrito anteriormente, porém serão analisados separadamente subtrechos homogêneos de 100m cada.
A diferenciação entre os métodos é que nesse os defeitos serão identificados e medidos em áreas.
3.4.3 DNIT 009/2003 - PRO Avaliação Subjetiva da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semi-rígidos
Esse procedimento baseia-se na determinação de um índice conhecido como Valor da Serventia Atual (VSA) que é uma medida das condições de superfície de um pavimento, feita por um grupo de avaliadores que percorrem o trecho sob análise, registrando sua opiniões sobre a capacidade do pavimento de atender às exigências do tráfego em relação à suavidade e ao conforto.
Cada membro do grupo irá atribuir um valor do VSA de acordo com a sua experiência vivida ao longo da sua atividade profissional, onde esse tenha dirigido veículos e avaliado consideráveis extensões de rodovias.
O parecer dos componentes do grupo deve ser registrado em escala de 0 a 5, indicando, respectivamente, pavimentos de péssimo a ótimo.
Para o cálculo do VSA de cada trecho da rodovia, o observador deve se basear na análise de como se comportaria aquele trecho de rodovia atendendo a finalidade para o qual foi construído, durante um período de 24 horas por dia, se ele estivesse localizado em uma rodovia principal. Outra questão considerada no procedimento é qual o conforto que este pavimento proporcionaria a quem tivesse que utilizá-lo dirigindo um veículo durante 8 horas ou 800 quilômetros.
O Cálculo do VSA da rodovia é feito pela média dos valores dados por cada integrante do grupo.
3.5 – OUTROS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DOS PAVIMENTOS
Existem métodos de avaliação de pavimentos que possuem melhor precisão do que os métodos de avaliação superficial. Esses métodos são conhecidos como métodos de avaliação estrutural dos pavimentos.
Serão citados nesse trabalho alguns dos mais importantes métodos de avaliação estrutural descritos por Balbo (2007), sem aprofundamento dos mesmos. Esses métodos tornam-se importantes para a complementação dos estudos da avaliação de pavimentos.
3.5.1 – Avaliação Estrutural Destrutiva (Prospecções)
Este método tem por finalidade a completa caracterização física da estrutura do pavimento: determinação das camadas existentes, definição dos materiais que a compõem e suas espessuras, bem como indicação do estado de degradação presente em todas as camadas.
A avaliação destrutiva pode ser realizada por processos manuais ou mecânicos. Os processos podem ser feitos por abertura de trincheiras, na pista de rolamento ou até mesmo no acostamento. A abertura de trincheiras na pista de rolamento só é justificável quando a avaliação do pavimento exija um alto nível de detalhamento, que seja preciso analisar, por exemplo, deformações plásticas nas trilhas de roda.
As avaliações mecânicas podem ser realizadas através da sondagem rotativa, com emprego de brocas com coroas diamantadas, para a extração de amostras de misturas asfálticas, bases cimentadas e concretos, para análise laboratorial.
As sondagens a trado do tipo concha ou do tipo helicoidal, prestam-se a determinação da existência de materiais saturados ou ainda lençol freático sob as camadas do pavimento, para a determinação da melhoria da drenagem profunda em regiões de degradação expressiva sob ação da água.
3.5.2 – Prospecção Não Destrutiva de Pavimentos
O Ground Penatrating Radar (GPR) é um equipamento de alta tecnologia para a identificação de espessuras de camadas e tipos de matérias existentes no pavimento.
ondas de acordo com a profundidade registrada dos pontos, identificando a espessura das camadas.
A determinação da espessura das camadas é um processo imediato feito através do equipamento colocado em movimento em um veículo e sendo observada a resposta da emissão de sinais emitidos pelo mesmo. Já a determinação do tipo de material existente é um processo menos imediato, quando se leva em conta à diversidade de tipos de materiais, bem como a dos estados de degradação. Tal processo torna-se difícil, sendo necessária a calibração de resultados para inúmeros materiais, de maneira a ser possível a identificação dos mesmos pelos padrões estabelecidos.
3.5.3 – Medidas de Deflexões
Além da determinação de tipos, espessuras e condições presentes de camadas, é necessária a determinação da capacidade estrutural do pavimento, o que se faz por meio de provas de carga. A estrutura é submetida a uma carga conhecida e analisada pela medição da deformação. Dois equipamentos são muito utilizados no Brasil, a viga Benkelman e o deflectômetro de impacto Falling Weight Deflectometer (FWD).
3.5.4 – Viga Benkelman
É o equipamento de medida de deflexões mais difundido no Brasil. As normas do país para projetos de restauração de rodovias utilizam modelos de cálculo fundamentados em padrões de deflexão medidos com a viga Benkelman.
Dispositivo inventado pelo engenheiro do Bureau of Public Roads dos EUA, ao qual deu o nome, o princípio de funcionamento é simplesmente o de um braço de alavanca.
proporciona-se assim a leitura da deflexão reversível ocasionada pelo caminhão no pavimento quando ele se retira do local da análise.
3.5.5 – Falling Weight Deflectometer
O FWD é um equipamento concebido a partir de conceitos anteriormente desenvolvidos para testes geofísicos.
Esse ensaio caracteriza-se pela aplicação de um impulso contra a superfície do pavimento através de um martelo de massa variável e altura de queda variável conforme o padrão de medida desejável. Após a aplicação da carga, sete transdutores de velocidade ou geofones, dispostos longitudinalmente captam as ondas de resposta do impacto, registrando as medidas de deflexão de cada local onde os geofones se encontram.
4 – ESTUDO DO MECANISMO DA PRODUÇÃO DAS FALHAS ABORDADAS NA METODOLOGIA DO DNIT 008/2003 PRO
Existem diferenciados modos de ruptura dos pavimentos flexíveis. Isso decorre do fato que as rupturas ser realizam em sítios geológicos e pedológicos diversos, diferentes condições climáticas e morfológicas e com políticas de cargas para veículos comerciais diferentes, em diversos países (BALBO, 1997).
Os mais importantes modos de ruptura dos pavimentos são devido à resistência, fadiga, deformação plástica, retração hidráulica, retração térmica, propagação de trinca e ruptura funcional.
Segundo Villibor, Fortes e Nogami (1994) os defeitos possuem inter-relacionamento de modo geral, ou seja, o aparecimento de um geralmente está associado a um estágio avançado de outro.
Listaremos algumas das formas em que se apresentam esses defeitos, conforme o que está ilustrado no anexo IV.
4.1 - TRINCAS
São fendas identificáveis a uma distância superior a 1,5m, podendo ser classificadas como longitudinal ou transversal (BALBO, 1997).
Existem ainda trincas consideradas como trincas interligadas, que são divididas em duas categorias: trincas couro de jacaré com contornos sinuosos, e trincas em bloco, com contornos bem definidos.
A trinca é um defeito na superfície que atinge a camada do revestimento e permite a entrada da água, provocando um enfraquecimento adicional da estrutura. Uma vez desencadeado o processo de trincamento, este tende a aumentar sua extensão e severidade conduzindo posteriormente à desintegração do revestimento.
Segundo o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT 2006, os revestimentos betuminosos tendem a trincar em algum estágio da vida sob as ações combinadas do tráfego e das condições ambientais, por meio de um ou mais mecanismos:
Segundo Yoshizane, as trincas por fadiga são trincas conectadas, que formam uma série de pequenos blocos. Este tipo de trincamento é caracterizado em sua fase final pelas trincas couro de jacaré, usualmente confinadas nas trilhas de roda.
Nos Estados Unidos, Francis Hveem, em 1938, foi um dos primeiros estudiosos a pesquisar a deformabilidade dos pavimentos. Segundo Hveem (apud MEDINA 1997 p.158), o trincamento progressivo dos revestimentos asfálticos se devia à deformação resiliente (elástica) das camadas subjacentes. Hveem decidiu usar este termo ao invés de deformação elástica por considerar que a deformação nos pavimentos é muito maior do que nos sólidos elásticos (concreto, aço, madeira, etc) com que lidam os engenheiros.
Trincas por Envelhecimento ou Retração: O ligante betuminoso perde seus elementos mais leves, com a exposição ao ar, e vai se tornando mais suscetível a rompimentos; o revestimento não pode mais suportar as deformações provenientes das mudanças de temperatura ao longo do dia em diferentes estações do ano.
A rapidez do processo de endurecimento do asfalto depende da resistência à oxidação, da temperatura ambiente e da espessura do filme de ligante. Ou seja, o processo de envelhecimento depende, além da qualidade do ligante, das condições climáticas. Teores mais elevados de asfalto e baixa quantidade de vazios podem produzir efeitos benéficos sobre a vida útil de uma mistura betuminosa, pois dificultam o processo de oxidação e promovem maior durabilidade.
Trincas por Reflexão: Ocorrem quando o trincamento existente em uma camada inferior propaga-se em direção à superfície, atingindo o revestimento asfáltico. Sendo assim ela pode se apresentar sob qualquer forma de tipo de trinca (longitudinal, irregular ou interligada).
4.2 - DEFORMAÇÕES
Entre as deformações permanentes em pavimentos, incluem-se os afundamentos nas trilhas de roda, deformações plásticas no revestimento e depressões. Esses defeitos causam acréscimos na irregularidade longitudinal, afetando a qualidade de rolamento e aumentando o custo operacional dos veículos. As causas das deformações permanentes podem estar associadas ao tráfego ou a fragilidades das camadas do pavimento.
São três as situações em que o tráfego causa as deformações na camada superficial dos pavimentos asfálticos:
1 – Os esforços das rodas nos materiais constituintes dos pavimentos são suficientes para causar cisalhamento, promovendo deslizamentos no interior do material. Isso ocorre com cargas concentradas ou pressões excessivas nos pneus, excedendo a resistência ao cisalhamento dos materiais, provocando fluência plástica, causando afundamentos sob a carga de roda e solapamentos ao redor da área carregada. Esses efeitos podem ser evitados pela seleção dos materiais na execução da estrutura da pista, de acordo com a sua propriedade de resistência ao cisalhamento.
2 – Carregamentos estáticos de longa duração causam afundamentos em materiais de comportamento viscoso, como misturas betuminosas e alguns tipos de solos.
3 – Por fim, um grande número de repetições de cargas de pressões reduzidas pode causar pequenas deformações que se acumulam ao longo do tempo e se apresentam como afundamentos canalizados ao longo da trilha de roda.
As deformações que não têm suas causas ligadas à ação do tráfego são, geralmente, o reflexo de mudanças e deformações ocorridas nas camadas inferiores do pavimento, provavelmente devidas à ação da umidade. Esta umidade provoca inchamento, empolamento ou recalque nas camadas subjacentes dos pavimentos que são refletidos na superfície.
Tabela 5 – Resumo das causas e tipos de deformação permanente
Causa Geral Exemplo do Defeito Causa Específica
Associada com o carregamento
Fluência plástica (ruptura por cisalhamento) Carregamento concentrado ou em excesso Deformações ao longo do tempo Carregamento de longa duração ou estático Afundamento nas trilhas
de roda
Grande número de repetições de carga
Não associada com o carregamento
Inchamento ou empolamento
Subleito constituído de solo expansivo
Recalque diferencial Solos compressíveis na fundação do pavimento Fonte: Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos
A densificação é mais um mecanismo presente na formação das deformações pela ação do tráfego. É ocasionada pela compactação dos materiais durante a vida útil do pavimento e pode ser evitada pela boa compactação na hora da execução da estrutura do pavimento.
Segundo a NBR 005/2003 TER, as deformações podem se manifestar na forma de:
Afundamento Plástico: Causado pela fluência plástica de uma ou mais camadas do pavimento, acompanhada de solapamento. Quando menores que 6m, são considerados locais, já os maiores que 6m, localizados nas trilhas de roda, recebem o nome de afundamento local de trilha de roda.
Afundamento de Consolidação: causado pela consolidação diferencial de uma ou mais camadas sem estar acompanhado de solapamento. Quando menores que 6m são locais, quando maiores, são de trilha de roda.
4.3 - PANELAS E REMENDOS
Panelas: Cavidades que se formam no revestimento podendo alcançar camadas inferiores do pavimento, causando a desagregação dessas camadas. As panelas também são conhecidas como buracos.
Diversas causam podem contribuir para o surgimento dos buracos, que em geral ocorrem como uma fase evolutiva posterior a outros defeitos (BALBO, 1997).
As causas mais freqüentes no aparecimento dos buracos são:
a) Desagregação do revestimento trincado (trincas interligadas); b) Evolução de afundamentos localizados;
c) Evolução do processo de deslocamento do revestimento sobre antigos revestimentos ou base (falta de imprimação);
d) Falta de correto adensamento na etapa construtiva do pavimento. Remendos: Panela preenchida com uma ou mais camadas de pavimento, na operação conhecida como “tapa-buraco”.
Os remendos evidenciam intervenções corretivas no pavimento sendo motivados pela presença de afundamento, escorregamentos, trincas interligadas, buracos, etc. Os remendos superficiais reportam à reparação de pequenas áreas, já os profundos indicam uma intervenção mais severa.
4.4 - OUTROS DEFEITOS
Desgaste: Ocorre após a perda do filme asfáltico de envolvimento dos agregados, podendo ser acompanhado pelo polimento dos agregados, por expor os mesmos à ação das rodas dos veículos, e que poderá ser agravado a depender da natureza do agregado, sendo consumido pela ação abrasiva do tráfego, ocorrendo então a perda da microestrutura dos agregados que se tornam bastante desgastados e lisos. (BALBO, 1997).
A causa mais freqüente do aparecimento desse tipo de manifestação patológica condiz com a aderência insuficiente do ligante sobre a superfície de aplicação ou desgaste pela ação do tráfego.
leves do CAP. Isso ocorre devido ao aquecimento exagerado na usinagem ou a oxidação durante longa exposição às temperaturas ambientais.
Exsudação: Ocorre sob forma de manchas isoladas ou ainda em grande extensão, denotando excessiva presença de cimento asfáltico na superfície. É fácil de identificar por registrar as marcas de pneus em dias quentes, nada mais sendo do que a migração do asfalto para a superfície do pavimento.
A migração poderá ser motivada por:
a) segregação da mistura em algum momento da sua execução; b) compactação excessiva da mistura;
c) excessiva quantidade de ligante na mistura;
d) emprego de ligante com viscosidade baixa em local com clima quente;
e) falta de adesividade do ligante asfaltico.
Escorregamento: deslocamento do revestimento em relação a camadas inferiores, com o surgimento de fendas em forma de meia-lua.
As possíveis causas dessa manifestação patológica são:
a) imprimação inadequada (excessiva ou insuficiente) da base, gerando deslocamentos transversais, especialmente em trechos de curva.
5 – SELEÇÃO DAS ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO E REABILITAÇÃO
Visando esclarecer um dos objetivos do presente estudo, cabe aqui prescrever as atividades de engenharia para recuperação de rodovias.
Para esclarecermos os problemas que aparecem na superfície dos pavimentos, deveremos conhecer a estrutura da rodovia. Os materiais utilizados na construção da estrutura das rodovias apresentam formas diferenciadas de deterioração, resultado da aplicação das cargas promovidas pelo tráfego e das condições climáticas a que são submetidos.
Existe uma grande correlação entre o desempenho dos pavimentos, as estratégias de intervenção, as datas de realização das atividades e os custos, como foi descrito no capítulo 3 deste presente trabalho.
Segundo Yoshizane, as atividades de intervenção na pista são divididas em 2 categorias, atividades de manutenção e reabilitação:
5.1 – ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO
São serviços, geralmente, de remendos e capas para selagem de trincas. A principal característica para a execução deste tipo de serviço é a detecção e reparo dos defeitos nas fases iniciais, proporcionando assim uma melhor utilização dos recursos disponíveis.
Um bom exemplo são as trincas que se não seladas logo, podem evoluir rapidamente para sérios defeitos e aumentar os custos de manutenção e reabilitação.
5.1.1 – Remendos
São o método de reparo mais utilizados na manutenção de rodovias e ruas, pois todos os pavimentos necessitam de reparos em buracos em alguma fase da vida útil.
Quanto ao material utilizado, podem ser constituídos de CBUQ ou PMF, após a limpeza, secagem, corte em área retangular, imprimação, e compactação do material de remendo.
5.1.2 – Capas Selantes
Atividade de aplicação do ligante asfáltico juntamente ou não com o agregado, na superfície do pavimento, com o objetivo de rejuvenescer o revestimento e selar as trincas para evitar a entrada de água através das mesmas e retardar a deterioração do pavimento.
Os tipos mais freqüentes das capas selantes são:
- Selo Asfáltico Impermeabilizante (fog seal): leve aplicação de emulsão asfáltica diluída em água e sem agregado, para selar trincas com pequenas aberturas.
- Tratamentos Superficiais (chip seals): camadas formadas por aplicação de ligante e agregados, em que a dimensão máxima do agregado da camada sucessiva, não pode ser maior que a metade da dimensão máxima da camada subjacente.
- Lama Selante ou Lama Asfáltica (slurry seal): mistura de emulsão asfáltica, agregados miúdos bem graduados e água, para tornar a mistura fluida. São utilizadas para selagem de trincas.
5.2 – ATIVIDADES DE REABILITAÇÃO
As atividades de reabilitação são indicadas para correção de pavimentos com problemas maiores. Dentre as atividades mais utilizadas estão a fresagem, a reciclagem, o recapeamento estrutural e a reconstrução.
b) Reciclagem: O revestimento asfáltico é escarificado, aquecido no local, misturado com recicladores, lançado e compactado para recompor a base. Essa técnica é utilizada para renovar e rejuvenescer as misturas asfálticas oxidadas. Como resultado, a mistura pode ser utilizada para uma melhor ligação entre o pavimento antigo e o recapeamento.
c) Recapeamento Estrutural: Construção de camada sucessiva sobre o pavimento existente. É necessária a correção do nivelamento da camada antiga, posteriormente coberta pela camada uniforme do revestimento novo.
d) Reconstrução: Quando a deterioração do pavimento encontra-se em estágio avançado, esse procedimento torna-se necessário. Muitas vezes os problemas aparecem pelo mau funcionamento do sistema de drenagem, sendo necessária a correção total, única opção para reabilitação do pavimento. No passado a reconstrução utilizava materiais novos, atualmente o serviço de reciclagem tem sido muito utilizado para auxiliar na reconstrução.
5.3 - SERVIÇOS RECOMENDADOS PARA AS DIFERENTES MANIFESTAÇÕES DE PATOLOGIAS ASFÁLTICAS
Os serviços de reabilitação das rodovias devem ser definidos de acordo com a origem dos defeitos, para que os mesmos não voltem a se manifestar. Muitos desses defeitos são provenientes de problemas encontrados na base, na sub-base ou até mesmo no subleito do pavimento. Neste trabalho, foram abordados apenas serviços relacionados a problemas da camada superficial do pavimento, considerando que os mesmos não sejam reflexo de problemas vindos das camadas inferiores.
A Tabela 6 apresenta os serviços recomendados para os diferentes tipos de patologias apresentadas na camada superficial do pavimento.
Tabela 6 - Patologias e Serviços de correção
PATOLOGIA ATIVIDADE DE CORREÇÃO
Trincas Remendo profundo ou mistura usinada a frio com graduação fina;
Trincas em Bloco Lama asfáltica + capa selante; Trincas Couro de Jacaré Remendo Profundo;
Trincas de Bordo Mistura asfáltica usinada a quente + Rolo;
Panelas Pré-misturado a frio + Compactação (remendo);
Afundamento de Trilha de Roda
Pintura de ligação + mistura asfáltica densa + Compactação com rolo pneumático;
Corrugação/Ondulação Revestimento maior 5 cm: Fresadora a frio + Capa selante;
Deterioração de Remendos Reaplicação do Remendo; Escorregamento Remendo Superficial;
Exsudação Aplicação de areia quente ou Fresadora + Capa;
Desgaste Ligante asfáltico rejuvenescedor.
6 – ESTUDO DE CASO
6.1 – TRECHO RODOVIÁRIO ESTUDADO
Segundo Nery e Monteiro (1986), em 1917, o governo estadual da Bahia iniciou as obras para a construção de uma rodovia que ligava Salvador a Feira de Santana e foi concluída em 1928. Era constituída de 144 Km de extensão e foi executada nas melhores condições da época.
No plano rodoviário nacional de 1944, a estrada de rodagem é incluída na rede federal como parte integrante da transversal da Bahia e chamada de BR-028. Em 1949, o DERBA e o DNER decidem pela construção de uma nova rodovia Salvador-Feira de Santana, essa agora com 108 km de extensão.
Em 1951, a rodovia foi delegada ao governo estadual. Em 1955 ocorreu a pavimentação da pista no segmento de 35 Km que vai de Feira de Santana à Usina de Itapetingui. Esse segmento envolve o trecho estudado neste trabalho. Ainda nessa década o DERBA devolve a rodovia ao DNER, que prossegue a obra completando-a em 1960.
Em 1969, o crescimento acelerado do tráfego faz com que o DNER decidisse pela duplicação da pista. Em 1976, a duplicação é concluída. Isso explica as diferenças entre as duas pistas, devido a idade diferenciada entre as duas. Intervenções ora em uma, ora em outra, também explicam a variação dos problemas encontrados em cada uma das pistas. Outro fator é o escoamento maior de cargas em direção ao porto de Salvador.
A rodovia, que passou a se chamar BR-324, faz a ligação entre o interior da Bahia e o litoral, passando por cidades importantes do interior. O trecho que liga Feira de Santana à Amélia Rodrigues possui pista dupla e vai do km 520 ao km 543. Este trabalho, porém, foi desenvolvido no sentido Amélia Rodrigues - Feira de Santana.
A figura 7 mostra a BR-324, onde está situado o trecho para usado para o estudo de caso, e sua localização no estado da Bahia.
Figura 7- Localização da BR-324 - Trecho Salvador x Feira de Santana
Trecho Estudado BR-324
Fonte: DNIT - Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
6.2 – METODOLOGIA UTILIZADA NO TRABALHO DE CAMPO
O estudo constitui-se da aplicação do método de avaliação da superfície através do Levantamento Visual Contínuo (LVC) do pavimento da BR-324, trecho entre Amélia Rodrigues e Feira de Santana, no estado da Bahia.
Para realização do trabalho, empreenderam-se os seguintes passos: Escolha do trecho da rodovia a ser analisado;
Levantamento de campo dos defeitos existentes no pavimento do trecho da rodovia;
Cálculo do Índice de Gravidade Global Expedito, Índice de Condição de Pavimentos Flexíveis e do Índice de Estado da superfície;
Análise dos resultados obtidos.
