Avaliação funcional da Avenida Pedro Zapelini, a partir da análise deflectométrica de campo e seu comportamento estrutural

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA LUCAS FLORÊNCIO GOMES

MATEUS FERRÃO DOS REIS

AVALIAÇÃO FUNCIONAL DA AVENIDA PEDRO ZAPELINI, A PARTIR DA ANÁLISE DEFLECTOMÉTRICA DE CAMPO E SEU COMPORTAMENTO

ESTRUTURAL

Tubarão 2018

LUCAS FLORÊNCIO GOMES MATEUS FERRÃO DOS REIS

AVALIAÇÃO FUNCIONAL DA AVENIDA PEDRO ZAPELINI, A PARTIR DA ANÁLISE DEFLECTOMÉTRICA DE CAMPO E SEU COMPORTAMENTO

ESTRUTURAL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.

Prof. Eng. Ismael Medeiros, Esp. (Orientador)

Tubarão 2018

Dedicamos este trabalho à nossas famílias, nossos amores, amigos e aos munícipes de Tubarão-SC que usufruem da Avenida Pedro Zapelini diariamente.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos em primeiro lugar a Deus que nos iluminou ao longo desta jornada, nos possibilitando transpor todas as barreiras desta fase.

Aos nossos pais, irmãos e companheiras, pelo apoio incondicional em todos os momentos que necessitamos.

Aos professores da Universidade do Sul de Santa Catarina, UNISUL, por todos os conhecimentos a nós transmitidos.

Ao nosso Orientador, Engenheiro Ismael Medeiros, por todo o apoio e disponibilidade ao longo da elaboração deste trabalho.

Aos demais membros da banca, Engenheiros Gercino Preve e Fabrício Carlos G. Oliveira, pela disponibilidade à participação da banca avaliadora.

A toda a equipe da Esse Engenharia Consultiva e da Setep Construções S.A. pelo apoio, fornecendo equipamentos e mão-de-obra qualificada para a realização dos ensaios presentes neste relatório.

A Secretaria de Trânsito de Tubarão-SC pela assessoria logística durante a realização dos ensaios.

Aos amigos e demais familiares que contribuíram de alguma forma para nossa formação.

“Em algum momento de nossas vidas somos alunos e professores. O importante é nunca deixarmos de aprender e ensinar algo” (Renato Collyer, s.d.).

RESUMO

O presente trabalho tem por objetivo avaliar funcionalmente, a partir dos elementos estruturais, a Avenida Pedro Zapelini, na cidade de Tubarão, sul de Santa Catarina, visando detectar defeitos e interferências no fluxo. Para elaboração da pesquisa utilizou-se de uma abordagem qualitativa, de nível exploratório, cujo o método é a pesquisa de campo. O trabalho tem por intenção avaliar as condições de trafegabilidade da via, estudar a situação estrutural através de ensaios não destrutivos, apresentar os principais defeitos e descrever métodos para repará-los. Neste caso, constatou-se que a via se encontra em situação de alto grau de deterioração, o que se deve pelo fato de a mesma estar situada sobre um grande banco de argila mole sedimentar. Por se encontrar sobre solo mole, ainda com o grande fluxo de veículos como agravante, ocorrem deflexões excessivas, e tração da capa asfáltica, acarretando em diversos defeitos de superfície. Como possível solução para estabilização do pavimento, adotou-se o emprego de geogrelha na camada de capa asfáltica, que por sua vez, auxilia na dissipação dos carregamentos provenientes do intenso tráfego nesta importante via do município.

ABSTRACT

The objective of this work is to evaluate, from the structural elements, Pedro Zapelini Avenue, in the city of Tubarão, south of Santa Catarina, in order to detect defects and interferences in the flow. For the elaboration of the research, a qualitative, exploratory level approach was used, whose method is field research. The purpose of this work is to evaluate the conditions of road trafficability, to study the structural situation through non-destructive tests, to present the main defects and to describe methods for repairing them. In this case, it was found that the road is in a situation of high deterioration, which is due to the fact that it is located on a large sedimentary soft clay bank. Due to the fact that it is found on soft ground, with the great flow of vehicles as an aggravating factor, excessive deflections occur, and traction of the asphalt layer, resulting in several surface defects. As a possible solution for pavement stabilization, the use of geogrid in the asphalt layer was adopted, which, in turn, helps in the dissipation of the loads coming from the intense traffic in this important road of the municipality.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Variação da serventia com o tráfego ou com o tempo de utilização ... 23

Figura 2 - Período recomendável para manutenção dos revestimentos ... 24

Figura 3 - Exemplo de demarcação de áreas para inventário de defeitos... 26

Figura 4 - Treliça para medição das flechas da trilha de roda ... 27

Figura 5 - Execução ensaio semidestrutivo ... 31

Figura 6 - Danos a estrutura por ensaio destrutivo ... 32

Figura 7 - Patologias decorrentes de deformações ... 33

Figura 8 - Caracterização da viga Benkelman ... 35

Figura 9 - Execução de ensaio não destrutivo com o uso da viga Benkelman ... 36

Figura 10 - Esquema do método utilizado para o FWD ... 37

Figura 11 - Vista geral do FWD ... 37

Figura 12 - Detalhe do sistema de aplicação de carga e dos sensores ... 38

Figura 13 - Esquema de configuração do espaço intraurbano ... 44

Figura 14 - Estágios evolutivos da mancha urbana ... 45

Figura 15 - Fluxograma metodológico ... 48

Figura 16 - Localização da via ... 49

Figura 17 - Panorama Avenida Pedro Zapelini ... 50

Figura 18: E.E.B.Gov. Aderbal Ramos da Silva ... 51

Figura 19: Colégio Santíssimo Sacramento... 51

Figura 20: Escola Adventista de Tubarão... 51

Figura 21: Levantamento característico Avenida Pedro Zapelini ... 52

Figura 22: Ensaio deflectométrico ... 53

Figura 23: Coleta de dados ... 53

Figura 24: Percurso do ensaio deflectométrico ... 54

Figura 25: Levantamento de defeitos ... 55

Figura 26: Coleta de dados dos defeitos ... 55

Figura 27: Coleta de dados dos defeitos ... 56

Figura 28: Edificações comerciais não condizentes com o cenário atual da via ... 57

Figura 29: Edificações comerciais não condizentes com o cenário atual da via ... 57

Figura 30: Residencial Monterey ... 58

Figura 32: Terrenos baldios na Avenida Pedro Zapelini ... 59

Figura 33: Edificações não condizentes com o cenário evolutivo da via ... 59

Figura 34: Gráfico da contagem de defeitos ... 63

Figura 35: Teste de normalidade ... 64

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Níveis de serventia... 21

Tabela 2: Condição do pavimento em função do IGG ... 25

Tabela 3: Valor do fator de ponderação ... 29

Tabela 4: Formações patológicas em pavimentos flexíveis ... 39

Tabela 5: Levantamento deflectométrico sentido Oeste-Leste... 60

Tabela 6: Levantamento deflectométrico sentido Leste-Oeste... 61

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 - Valor de Serventia Atual ... 23

Equação 2 - Frequência relativa ... 28

Equação 3 - Média aritmética dos valores das flechas medidas ... 28

Equação 4 - Desvio padrão dos valores das flechas medidas ... 28

Equação 5 - Índice de Gravidade Individual ... 29

Equação 6 - Índice de Gravidade Global ... 29

Equação 7 – Deflexão Viga Benkelman ... 35

SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 15 1.1 JUSTIFICATIVA E PROBLEMA ... 15 1.2 QUESTÕES DE PESQUISA ... 15 1.3 OBJETIVOS ... 16 1.3.1 Objetivo Geral ... 16 1.3.2 Objetivos Específicos... 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 17 2.1 AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO ... 17 2.1.1 Avaliação Funcional ... 19 2.1.1.1 Avaliação Subjetiva ... 21 2.1.1.2 Avaliação objetiva ... 24 2.1.2 Avaliação Estrutural ... 30 2.1.3 Deformações do Pavimento ... 32

2.1.4 Avaliação estrutural não-destrutiva ... 33

2.1.4.1 Viga Benkelman ... 34

2.1.4.2 FWD – Falling Weight Deflectometer ... 36

2.1.5 Principais patologias dos pavimentos flexíveis ... 38

2.2 REALIZAR ESTUDOS DE TRÁFEGO ATUAL ... 41

2.3 PLANEJAMENTO DE TRÁFEGO BASEADO NA EVOLUÇÃO DA MANCHA URBANA ... 42

2.3.1 Breve histórico da mancha urbana no brasil ... 43

2.3.2 Interação do espaço intraurbano ... 44

2.3.3 Impactos gerados em novas rodovias ... 46

2.3.4 Modelos espaciais de estudos da mancha urbana ... 46

3 MÉTODOLOGIA CIENTÍFICA ... 48

3.1 OS CAMINHOS DO ESTUDO ... 49

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 50

4.1 CARACTERIZAÇÃO DA VIA ... 50

4.2 ENSAIO DEFLECTOMÉTRICO – VIGA BENKELMAN ... 52

4.2.1 Inspeções – Defeitos ... 54

4.4 RESULTADOS DE CAMPO ... 60

4.5 CORRELAÇÃO ENTRE DEFLEXÃO E LEVANTAMENTO DOS DEFEITOS ... 62

5 CONCLUSÃO ... 66

REFERÊNCIAS ... 67

ANEXO A – FICHA DE AVALIAÇÃO DE SERVENTIA ... 70

ANEXO B – INVENTÁRIO DO ESTADO DE SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO ... 71

ANEXO C – PLANILHA DE CÁLCULO DO IGG ... 72

1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo abordaremos as justificativas e a problemática, as questões de pesquisa, ademais os objetivos gerais e específicos.

1.1 JUSTIFICATIVA E PROBLEMA

Em países desenvolvidos a qualidade das vias públicas é de um nível primoroso, são espaços de circulação onde a segurança é prioridade. Todas as vias recebem manutenções e atualizações conforme as exigências do crescimento da demanda de acordo com a evolução da mancha urbana.

Infelizmente no Brasil o panorama se mostra muito distante dos países de primeiro mundo. Em nossa realidade possuímos vias com diversos problemas, que surgem desde os erros de seleção de parâmetros de projeto, que acarretam em subdimensionamento e degradação do pavimento.

Os grandes fatores que contribuem para a degradação de nossas estradas são a falta de estudos geotécnicos, seguido pela ineficiência executiva, e ainda pela manutenção realizada de forma inadequada tratando apenas o problema, não o que leva a causa do mesmo. Além disso, existem outros cuidados que são fundamentais para que se mantenha qualidade e pleno funcionamento das vias. O descaso assola desde vias federais e estaduais a vias municipais.

Em nosso município a situação não é diferente. Encontramos diversas de nossas ruas sem condições adequadas de tráfego. Deste modo, fazem-se necessários estudos, buscando melhorar a qualidade de nossas estradas, para assim gerar maior segurança e comodidade a quem necessita destes meios para ir e vir.

Assim sendo, podemos determinar a questão central de nosso estudo: Como

realizar uma avaliação funcional, a partir dos elementos estruturais, na Avenida Pedro Zapelini, na cidade de Tubarão, sul de Santa Catarina, no ano de 2018?

1.2 QUESTÕES DE PESQUISA

a) É possível um estudo de tráfego?

b) Como se encontra, estruturalmente, o pavimento?

d) Quais os cenários evolutivos e propostas de intervenção para sanar os defeitos presentes na via?

1.3 OBJETIVOS

Serão expostos os objetivos gerais e específicos deste estudo de caso.

1.3.1 Objetivo Geral

Avaliar funcionalmente, a partir dos elementos estruturais, a Avenida Pedro Zapelini, na cidade de Tubarão, sul de Santa Catarina, visando detectar defeitos e interferências de tráfego buscando suas causas para assim propor soluções adequadas à atual situação da via.

1.3.2 Objetivos Específicos

a) Realizar estudo de projeção de tráfego;

b) Realizar análise funcional do pavimento por intermédio de levantamentos deflectométricos;

c) Elaborar levantamento dos defeitos de superfície e suas respectivas interferências; d) Elaborar possíveis cenários evolutivos e propostas de intervenção para sanar os

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo serão apresentados os conceitos sobre as avaliações de pavimentos, bem como, a importância da obtenção de dados para encontrar a real situação do conjunto, como resistência, conforto e trafegabilidade.

2.1 AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO

Com o intenso intercâmbio de técnicos de extinto DNER – Departamento Nacional de Estradas e Rodagem – ocorreu uma grande transferência de tecnologia oriunda dos Estados Unidos da América do Norte, o que fez com que as obras de pavimentação rodoviária tivessem um grande incremento nos anos 50 (DNIT 2006).

Com o aprimoramento das técnicas de pavimentação, a criação nos anos de 1955 e 1956 da Refinaria Presidente Bernardes da Petrobras e a instalação da indústria automobilística, impulsionou-se o rodoviarismo no Brasil (BERNUCCI et al., 2006).

Com o novo modelo de financiamento do setor rodoviário, FRN – Fundo Rodoviário Nacional, foi construído um patrimônio representado por cerca de 51.000 km de rodovias federais pavimentadas. Com a crise do petróleo em 70 e a extinção do FRN nos anos 80, os investimentos no setor se tornaram insuficientes, gerando um sistema rodoviário vulnerável (DNIT 2006).

A idade dos pavimentos e a solicitação intensa do tráfego compõem o problema, especialmente nas rodovias federais, onde grande parte da malha já superou a vida útil dos projetos originais (DNIT, 2006; p. 17).

Entretanto, nas últimas décadas a ênfase em construção rodoviária vem sendo transferida às atividades de recuperação e restauração. O que fez com que em 1998, técnicos do DNER e da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, sob a coordenação do IPR – Instituto de Pesquisas Rodoviárias, entregassem a comunidade rodoviária do País o Manual de Reabilitação de Pavimentos Asfálticos (DNIT, 2006).

O Manual se apresentava como elemento de auxílio no diagnóstico das patologias dos pavimentos e na compreensão dos enfoques do projeto de restauração. Desenvolvendo orientações para a escolha da alternativa de restauração mais adequada e descrevendo procedimentos específicos, implantando condições seguras e compatíveis com o trânsito nas rodovias brasileiras (id ibid.).

Todavia, com o progresso tecnológico ao longo dos anos, em termos de materiais, técnicas de construção e equipamentos utilizados houve a necessidade de revisões, que resultaram no Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos, DNIT – Departamento Nacional Infraestrutura e transportes – 2006. Manual este, utilizado como diretriz para identificação e restauro das diversas manifestações patológicas em pavimentos asfálticos. O manual tem como objetivo principal:

[...] apresentar e discutir os elementos técnicos necessários à identificação, quantificação e análise das deteriorações existentes nos pavimentos asfálticos e ainda descrever as principais técnicas de restauração disponíveis. São discutidas as técnicas para avaliação da capacidade estrutural dos pavimentos asfálticos, os métodos de determinação da sua habilidade de proporcionar conforto ao rolamento e segurança, os enfoques e os métodos para o dimensionamento de reforço de pavimentos e as medidas de controle da qualidade na execução dos serviços de restauração (DNIT 2006; p. 21).

Como ocorre nas rodovias nacionais, conforme histórico apresentado, ocorre também nas vias municipais do País. Vias com manifestações patológicas que geram diversos transtornos aos seus usuários diariamente. Usuários que muitas vezes colocam sua segurança em risco devido à falta de manutenção adequada nestas vias. Fazendo-se assim necessários serviços de manutenção tais quais nas rodovias. Porém existem diferenças dos sistemas rodoviários aos sistemas urbanos:

O sistema viário urbano se diferencia do sistema rodoviários nas seguintes características: a) Grande percentual da área destinada a interseções, em consequência, as velocidades são menores e ocorrem, nestes locais, frenagem com maior frequência; b) É onde estão inseridas as redes subterrâneas de infraestrutura: sanitária (água e esgoto), energética (energia elétrica e gás) e de comunicação (telefonia), e qualquer obra seja de manutenção ou ampliação da capacidade das redes, exige a intervenção nos pavimentos, além da presença das tampas de inspeção na superfície que é um condicionante nas obras de execução de pavimentos; c) Existência de segregação do tráfego, com faixas exclusivas para ônibus; d) Significativo percentual dos pavimentos são revestidos com calçamentos, gerando situações atípicas, como diferentes tipos de revestimento e estrutura em um mesmo trecho. e) Presença de vegetação junto as bordas do pavimento, cujas raízes podem interferir no comportamento estrutural e patológico; f) Grande interferência do trânsito de pedestres que exige maior sinalização horizontal e consequentemente, em pavimentos com calçamentos é necessário dotá-los de uma camada que possibilite a sua execução; g) Em cidades com topografia acidentada, é necessária a adaptação de projeto geométrico a topografia dos arruamentos existentes, gerando inclinações elevadas (DANIELESKI, 2004; p. 9).

Os estudos de intervenção das vias, de um modo geral, são realizados quanto a critérios funcionais e estruturais.

Os pavimentos são estruturas que em geral não apresentam ruptura súbita, mas sim deterioração funcional e estrutural, acumuladas a partir de sua abertura ao tráfego (BERNUCCI et al, 2006; p. 441).

Como podemos determinar também conforme o descrito pelo DNIT, a importância dos critérios de avaliação dos pavimentos.

Na avaliação de pavimentos, devem ser abordadas as informações referentes aos defeitos da superfície, irregularidade, segurança, condição estrutural do tráfego. As informações devem ser condensadas com o intuito de auxiliar o projetista na determinação das causas da deterioração, no desenvolvimento de alternativas de restauração e na informação da condição do pavimento para a gerência de pavimentos (DNIT 2006; p. 117).

Assim percebemos a importância de tais métodos avaliativos dos pavimentos.

2.1.1 Avaliação Funcional

O objetivo principal da pavimentação é garantir condições de trafegabilidade independentemente da sazonalidade ou condições climáticas, e proporcionar conforto ao rolamento e segurança (BERNUCCI et al, 2006).

Devido ao fato de o solo natural não ser resistente o suficiente para resistir à repetição de cargas de roda sem sofrer deformações significativas, se faz necessária a construção da camada de pavimento, que é construída sobre o subleito para suportar as cargas dos veículos, as distribuir por suas diversas camadas. (Croney, D 1977, p.438). Deste modo, garantindo o desempenho adequado da via por longos períodos.

Estes fatos convergem à um ponto, este que, o desempenho adequado do conjunto das camadas e do subleito relaciona-se à capacidade de suporte e à durabilidade compatível com o padrão da obra e o tipo de tráfego, bem como o conforto ao rolamento e a segurança dos usuários (BERNUCCI et al, 2006).

Do ponto de vista do usuário, o estado da superfície do pavimento é o mais importante, pois os defeitos ou irregularidades nessa superfície são percebidos uma vez que afetam seu conforto (BERNUCCI et al, 2006; p. 403).

Deste modo, podemos observar o grande desafio que se torna projetar um pavimento, pois o mesmo deverá atender as demandas estruturais e funcionais, e ainda assim, ser projetado da forma mais econômica possível, atendendo às restrições orçamentárias (idi ibid.).

Um fator que impacta fortemente a economia do país é o alto custo dos transportes, tornando nossa logística ineficiente e defasada, o que resulta em grande freio no avanço do país.

Conforme Bernucci et al. (2006, p.403):

Quando o conforto é prejudicado, significa que o veículo também sofre mais intensamente as consequências desses defeitos. Essas consequências acarretam maiores custos operacionais, relacionados a maiores gastos com peças de manutenção dos veículos, com consumo de combustível e de pneus, com o tempo de viagem etc.

Assim, concluímos que atender o conforto ao rolamento também significa atender a economia nos custos dos transportes, aquecendo a economia e favorecendo o país como um todo.

Com a necessidade de vias cada vez mais bem estruturadas, afim de que se garanta a qualidade dos transportes com baixos custos de operação, máximo conforto e segurança aos usuários, foram elaborados métodos para realizar a avaliação funcional dos pavimentos. Conforme Bernucci et al. (2006, p.463) “na avaliação funcional é verificada a condição da superfície do pavimento, por meio do levantamento e análise de defeitos superficiais, e da condição de irregularidade longitudinal”.

A análise funcional trata do conforto e segurança no rolamento em função da condição de superfície do pavimento. O conforto é avaliado subjetivamente por pessoas que transitam pela pista da estrada em veículos de passeio e dão notas, por exemplo de 0 a 5. Criaram-se, na década de 1950 os (MEDINA; MOTTA, 2005).

De modo geral a análise da avaliação funcional se dá por intermédio dos levantamentos das degradações superficiais e das deformações em perfil, assim, fazendo necessário a subdivisão do método de avaliação, que foi dividido em duas técnicas, conforme DNIT (2006).

a) A das avaliações subjetivas, que permite definir o estado de Restauração do pavimento a partir de conceitos qualitativos (alfanuméricos); b) A das avaliações objetivas, que permite expressar a restauração do pavimento mediante a quantificação numérica e da distribuição de severidade das diversas manifestações de ruína (DNIT 2006; p. 253).

Diante do exposto, seguimos os estudos, visando esclarecer os conceitos referentes aos métodos avaliativos supracitados.

2.1.1.1 Avaliação Subjetiva

A avaliação subjetiva se dá por intermédio da obtenção do VSA – Valor de Serventia Atual – responsável por indicar o grau de conforto e suavidade ao rolamento, para quaisquer condições de tráfego, proporcionadas pelo pavimento.

Em suma, se faz à medida subjetiva das condições de superfície de um pavimento, feita por um grupo de avaliadores que percorrem o trecho sujeito a análise, registrando suas opiniões sobre a capacidade do pavimento de atender às exigências do tráfego que sobre ele atua, no momento da avaliação, quanto à suavidade e ao conforto (DNIT, 2003c).

O primeiro método estabelecido de forma sistemática para a avaliação funcional foi o da serventia de um dado trecho de pavimento, concebida por Carey e Irick (1960) para as pistas experimentais da AASHO (American Association of State Highway Officials, hoje AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials). O valor de serventia atual é uma atribuição numérica compreendida em uma escala de 0 a 5, dada pela média de notas de avaliadores para o conforto ao rolamento de um veículo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do pavimento. Esta escala compreende cinco níveis de serventia, conforme expresso na Tabela 9.1, sendo também adotada no país pelo DNIT 009/2003-PRO (DNIT, 2003d) (BERNUCCI et al, 2006; p. 404).

Como pudemos ver, o método de avaliação de serventia, se fez embasado em normas estrangeiras, tendo como principal fonte a AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials. A Tabela 1 à seguir, traz valores de referência para os níveis de serventia.

Tabela 1: Níveis de serventia

Padrão de conforto ao rolamento Avaliação (faixa de notas)

Excelente 4 a 5

Bom 3 a 4

Regular 2 a 3

Ruim 1 a 2

Péssimo 0 a 1

Fonte: DNIT, 2003c; BERNUCCI et al, 2006.

O grupo responsável pela determinação do VSA deve ser constituído de cinco membros perfeitamente conhecedores dos propósitos descrito conforme manual DNIT, 2003c. A sensibilidade de avaliação do grupo de cinco membros deve ser comparada, sempre que possível, com a de um grupo maior, composto de dez a quinze elementos com experiência no assunto. Sendo que a aferição deve ser realizada por intermédio de verificações experimentais (DNIT, 2003c).

O VSA é, em geral, elevado logo após a construção do pavimento, quando bem executado, pois este exibe uma superfície suave, praticamente sem irregularidades. A condição de perfeição, sem qualquer irregularidade (VSA = 5), não é encontrada na prática. Como exemplo, nas pistas experimentais da AASHO, na década de 1960, foram obtidos valores de serventia atual inicial de 4,2 para pavimentos asfálticos e de 4,5 para pavimentos de concreto de cimento Portland. Com o aprimoramento das técnicas construtivas, é possível obter nos dois tipos de pavimento valores iniciais mais próximos da nota 5. Portanto, o VSA, logo após o término da construção do pavimento, depende muito da qualidade executiva e das alternativas de pavimentação selecionadas (BERNUCCI et al, 2006; p. 404).

Para que se atinjam os resultados de maneira adequada, são estabelecidas diretrizes, sendo que cada avaliação individual deve retratar o Valor de Serventia Atual do pavimento, baseada na experiência do membro do grupo que, durante sua atividade profissional, tenha dirigido veículos e examinado extensões razoáveis de rodovias. Demais condições impostas para a avaliação são as seguintes:

a) O trecho de pavimento deve ser avaliado determinando o Valor de Serventia Atual como se fosse para uma rodovia de tráfego intenso e constituído de veículos comerciais e de passageiros; b) O avaliador deve considerar somente o estado atual da superfície e, consequentemente, pode classificar um pavimento como “bom”, embora suspeite que o mesmo possa romper-se em futuro próximo; c) A avaliação não deve ser feita sob condições climáticas desfavoráveis, como chuva, neblina, nevoeiro etc; d) O avaliador deve ignorar os aspectos do projeto geométrico do trecho da rodovia que está sendo avaliada (alinhamento, largura do acostamento, largura do revestimento etc). Os trechos devem ser avaliados como se o projeto geométrico fosse adequado para qualquer tipo de tráfego; e) O avaliador não deve considerar, na avaliação, a resistência à derrapagem do revestimento; f) Os avaliadores devem considerar principalmente os “buracos”, saliências, irregularidades transversais e longitudinais da superfície. Grandes depressões resultantes do recalque de aterros devem ser ignoradas; g) Os avaliadores devem desprezar os cruzamentos ferroviários, irregularidades nos acessos das pontes e irregularidades ocasionais devidas a recalques de bueiros. Na avaliação de uma série de trechos pavimentados, o avaliador não deve levar em conta os valores assinalados para os trechos anteriormente avaliados, devendo cada trecho ser avaliado independentemente. O avaliador não deve comentar nada de sua avaliação com outro avaliador, nem procurar o auxílio de ninguém sobre as condições de projeto de qualquer trecho (DNIT, 2003c).

O VSA do pavimento diminui ao longo do tempo por dois principais fatores, que são o tráfego e as intempéries. A forma da curva de serventia com tempo decorrido de utilização da via é ilustrada na Figura 1:

Figura 1 - Variação da serventia com o tráfego ou com o tempo de utilização

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 405.

Conforme Figura 1, podemos observar a variação do VSA conforme o decorrer de tempo e uso da via. O mesmo efeito é descrito como:

O aumento na magnitude de solicitação intensifica de forma não-linear a progressão dos defeitos, acentuando-os e provocando um aumento na irregularidade da superfície ou queda da serventia. O clima contribui para a aceleração da deterioração do pavimento uma vez que a água da chuva pode provocar queda de capacidade de suporte. Como consequência, a estrutura ao ser solicitada pelo tráfego sofre maiores deslocamentos, provocando maiores danos estruturais e de superfície. O pavimento já trincado na superfície facilita a entrada de água. Com a evolução das trincas, o decréscimo do valor de serventia é ainda mais acentuado (BERNUCCI et al, 2006; p. 405).

Conforme DNIT, 2003c, os resultados para cada trecho de pavimento avaliado devem ser relacionados separadamente e são obtidos por meio da seguinte fórmula:

𝑉𝑆𝐴 =

∑ 𝑋

𝑛

Onde:

VSA – Valor de Serventia Atual;

X – Valores de Serventia Atual individuais atribuídos por cada membro do grupo; n – número de membros do grupo de avaliação.

O VSA possui valor elevado logo após a construção da via e vai diminuindo com o passar do tempo, uso da via e intempéries, recomenda-se conforme Figura 2, a manutenção

corretiva entre os valores 2 e 3, afim de se elevar o VSA, e para valores próximos a 1 aconselha-se intervenção de maneira mais aconselha-severa, como reconstrução.

Figura 2 - Período recomendável para manutenção dos revestimentos

Fonte: BERNUCCI et al., 2006; p. 406

Conforme DNIT, 2003c, anexo A – Ficha de avaliação de serventia.

2.1.1.2 Avaliação objetiva

Se define por avaliação objetiva o estudo além das condições de superfície do pavimento, sendo este um inventário de ocorrências e suas prováveis causas, possibilitando obter uma avaliação mais rica em pormenores (DNIT, 2003a).

O objetivo da Norma DNIT 006/2003-PRO é o de apresentar a sistemática de cálculo de um índice combinado de falhas, o IGG – Índice de Gravidade Global, derivado do Severity Index utilizado no Canadá pelo “Saskatchewan Department of Highways and Transportation”, e adaptado para as condições de pavimentos brasileiros (BERNUCCI et al, 2006).

A condição de superfície de um pavimento asfáltico deve ser levantada, analisados seus defeitos e causas, e atribuídos indicadores numéricos que classifiquem seu estado geral. O DNIT 006/2003 – PRO (DNIT, 2003a) estabelece um método de levantamento sistemático de defeitos e atribuição do Índice de Gravidade Global (IGG), que poderá ser empregado em projetos de reforço (BERNUCCI et al, 2006; p. 424).

As aplicações dos serviços de avaliação objetiva estabelecidos pelo DNIT, devem, entre outros casos ser aplicadas nas situações seguintes:

a) quando se desejar, além de um parâmetro definidor das condições de superfície do pavimento, um inventário de ocorrências e suas prováveis causas, possibilitando obter uma avaliação mais rica em pormenores; b) como uma etapa preliminar, para julgamento da necessidade de ser feita uma avaliação estrutural do pavimento e como um complemento desta avaliação (DNIT, 2003a).

O cálculo do IGG inclui dados mais detalhados referentes as manifestações patológicas encontradas, sendo o trecho de estudo seccionado em partes denominadas seguimentos homogêneos. Assim o IGG permite classificar o estado geral de um determinado trecho homogêneo de pavimento, em função da incidência dos defeitos de superfície. Se dá como um indicador das condições do pavimento, sendo útil para tomadas de decisões quanto às intervenções de restauração necessárias, atribuindo-lhe conceitos variáveis segundo a Tabela 2, abaixo.

Tabela 2: Condição do pavimento em função do IGG

CONCEITO LIMITES Ótimo 0 < IGG ≤ 20 Bom 20 < IGG ≤ 40 Regular 40 < IGG ≤ 80 Ruim 80 < IGG ≤ 160 Péssimo IGG > 160

Fonte: DNIT, 2003a; BERNUCCI et al, 2006.

Conforme exposto na Tabela 2, obtemos resultados de avaliação para o pavimento conforme os valores do IGG. O que nos leva a perceber a metodologia da atribuição de pesos, e como estes são convertidos em avaliação.

A sistemática de cálculo do IGG é baseada na atribuição de pesos ou fatores de ponderação aplicáveis a cada evento mensurado (frequência relativa de estações com ocorrência de cada tipo de defeito e parâmetros ligados à análise estatística das flechas nas trilhas de roda), pesos esses que buscam caracterizar sua influência sobre a serventia do pavimento (BERNUCCI et al, 2006; p. 70).

O IGG não é determinado para toda a área de pista. Se faz de forma amostral para algumas estações inventariadas com área e distanciamento especificados conforme DNIT. Deste modo, para rodovias de pistas simples, temos estações a cada 20m, alternando em cada faixa, totalizando uma estação a cada 40m por faixa. Nas rodovias com pista dupla, são demarcadas as estações a cada 20m, na faixa mais solicitada pelo tráfego, em cada uma das

pistas. A superfície de avaliação corresponde a 3m antes e 3m após cada uma das estacas demarcadas. Deste modo, temos uma área total de 6m de extensão e largura igual a da faixa a ser avaliada, por estação (BERNUCCI et al, 2006).

As superfícies de avaliação devem ser demarcadas sobre o pavimento, por meio de pintura com tinta de demarcação. Cada estação recebe o número correspondente à estaca ou distância ao marco quilométrico, número este a ser pintado junto à borda do revestimento. A demarcação citada deve ser feita com um gabarito apropriado, constando em cada caso, de um traço de 0,30 m x 0,025 m, coincidente com a seção transversal, tendo sua extremidade externa distante 0,06 m da borda do revestimento da pista de rolamento. Devem ser pintados mais dois traços, um 3,00m avante e outro 3,00m à ré (DNIT, 2003a).

Tal procedimento é ilustrado na Figura 3, abaixo:

Figura 3 - Exemplo de demarcação de áreas para inventário de defeitos

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 425.

A aparelhagem necessária à avaliação da superfície é:

a) treliça de alumínio, padronizada, tendo 1,20m de comprimento na base, dotada de régua móvel instalada em seu ponto médio e que permite medir, em milímetros, as flechas da trilha de roda; b) equipamento e material auxiliar para localização e demarcação na pista das estações de avaliação; tais como: trena com 20m, giz, tinta, pincel, formulários, etc. (DNIT, 2003b).

Necessária a aferição de medidas de deformação das trilhas de roda, a treliça de alumínio desempenha papel muito importante nos serviços, e deve seguir o padrão previsto conforme DNIT, 2003b. Abaixo, Figura 4, constando detalhamento da treliça a ser utilizada na realização das medições.

Figura 4 - Treliça para medição das flechas da trilha de roda

Fonte: DNIT, 2003b; p. 06.

Conforme DNIT, 2003a: “As flechas devem ser medidas em milímetros, em cada estação demarcada, utilizando-se a treliça. Estas medidas são executadas nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), anotando-se o maior valor medido em cada trilha. Caso a estação apresente remendo ou panela que inviabilize a medida da flecha, a treliça pode ser deslocada, com a condição de se obter uma flecha no interior da área previamente demarcada.”.

Neste método avaliativo, não se dá importância à área atingida pelo defeito, mas sim se há sua ocorrência ou não nas estações inventariadas. Os dados são levantados em planilhas de campo e analisados conforme as especificações do DNIT, que dividem os defeitos em oito categorias. Sendo estas:

1. fissuras e trincas; 2. trincas de bloco ou tipo couro de jacaré sem erosão; 3. trincas de bloco ou tipo couro de jacaré com erosão; 4. afundamentos localizados ou nas trilhas; 5. corrugação e panelas (além de ondulações); 6. exsudação; 7. desgaste; 8. remendos (BERNUCCI et al, 2006; p. 425).

De posse dos dados levantados em campo, deve-se então proceder à uma análise prévia de forma a subdividir a via em segmentos que possuam as mesmas características ou defeitos. Deste modo, devem ser contabilizadas as frequências absolutas de cada tipo de defeito, ou somatório das estações que apresentam tal defeito; e uma frequência relativa ao conjunto

das estações de um dado segmento. Os valores são definidos por pela multiplicação entre a frequência absoluta e a porcentagem de estações de ocorrência de determinado tipo de defeito. Sendo que 100% corresponde a totalidade das estações de um dado segmento (BERNUCCI et al, 2006).

A frequência absoluta (fa) corresponde ao número de vezes em que a ocorrência foi verificada. A frequência relativa (fr) é obtida através da fórmula (DNIT, 2003a):

𝑓𝑟 =

𝑓𝑎 × 100

𝑛

Onde:

fr – frequência relativa; fa – frequência absoluta;

n – número de estações inventariadas.

Para as flechas medidas, devem ser calculados os seguintes parâmetros: a) para as rodovias de pista simples, a média (X̅) variância (s²) das flechas medidas nas TRI e TRE de ambas as faixas de tráfego. No caso de “terceiras faixas”, estes parâmetros devem ser considerados separadamente; b) para as rodovias de pista dupla, a média (X̅) e a variância (s²) das flechas medidas nas TRI e TRE das faixas de tráfego mais solicitadas de cada pista, separadamente (DNIT, 2003a).

As fórmulas para o cálculo da média e da variância dos valores das flechas TRI e TRE são os seguintes:

𝑥͞ =

∑ 𝑥͞

𝑛

=

∑

𝑥͞

− 𝑥͞

𝑛 − 1

𝑥͞

s – desvio padrão dos valores das flechas medidas (TRI e TRE); s² – variância.

Para cada uma das ocorrências inventariadas, deve ser calculado o Índice de Gravidade Individual (IGI), pela fórmula:

𝐼𝐺𝐼 = 𝑓

× 𝑓

Onde:

𝑓

𝑓

Ocorrência Tipo

Codificação de ocorrência de acordo com a Norma DNIT 005/2002-TER "Defeito dos pavimentos flexíveis e semirrígidos - Terminologia"

Fator de Ponderação

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

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

3

FC-3 (JE e TBE) NOTA: Para efeito de ponderação quando em uma mesma estação forem constatadas ocorrências tipos 1,2 e 3, só

considerar as do tipo 3 para cálculo da frequência relativa em percentagem (fr) e Índice de Gravidade Individual (IGI); do mesmo

modo, quando forem verificadas ocorrências tipos 1 e 2 em uma mesma estação, só considerar as do tipo 2.

0,8

4 ALP, ATP e ALC, ATC 0,9

5 O, P, E 1,0

6 EX 0,5

7 D 0,3

8 R 0,6

Fonte: DNIT, 2003a.

O Índice de Gravidade Global (IGG) é obtido por meio da fórmula:

Onde:

∑ 𝐼𝐺𝐼

Embora o IGG reflita as condições funcionais do estado superficial dos pavimentos, a atribuição de um conceito serve para distinguir casos, subdividindo-os em poucas classes, mas o conceito não deve substituir a referência ao valor calculado visto que segmentos do mesmo conceito podem ter diferentes valores de IGG e, portanto, condições diversas a serem consideradas no projeto de restauração (BERNUCCI et al., 2006; p. 429).

Com o objetivo de conferir ao pavimento inventariado um conceito que retrate o grau de degradação atingido, foram definidos conceitos correspondentes. Estes, expressos na Tabela 2. Demais tabelas e planilhas para uso em campo, especificadas conforme DNIT, 2003a constantes nos Anexos B, C e D.

2.1.2 Avaliação Estrutural

Existem dois métodos para realização da avaliação estrutural de um pavimento, são eles: não-destrutivos, semidestrutivos e destrutivos. É com estes métodos que serão apresentadas informações mais primorosas da estrutura, que logo, serão passadas para o profissional capacitado, onde o mesmo poderá estudar qual mais assertivo para tal recuperação, ou manutenção.

O método mais recomendado para avaliação é o não-destrutivo, geralmente utilizado para grandes extensões de pista de rolamento e com uma quantidade significativa de pontos de observação e isso é feito em conjunto com o inventário de informações. Uma das vantagens para a escolha do mesmo, é por que seria possível repetir os ensaios diversas vezes no mesmo ponto, com isso obtém-se um melhor resultado, pois pode-se realizar um acompanhamento da variação da carga através do tráfego durante o tempo de estudo. Ou seja, procedem-se ensaios ao decorrer de um determinado período para o acompanhamento mais preciso de um ponto que seja o mais crítico, sendo assim, para obter um melhor resultado. Com este método é possível analisar o deslocamento do pavimento, ou o módulo de elasticidade, isto será abordado logo mais adiante. (BERNUCCI et al. 2008).

Um método semidestrutivo é aquele onde são realizadas analises com aberturas pequenas no pavimento para a retirada de material para realizar posteriormente ensaios em

laboratório. O Processo consiste em um aparelho portátil que introduz uma sonda, com dimensões reduzidas para captação do material da estrutura, se trata de uma técnica fácil de avaliação da capacidade de carga, há um outro instrumento deste mesmo método capaz de realizar a análise do módulo de elasticidade, porém com um procedimento distinto deste primeiro, é um processo de pulsos aplicados na superfície, as medições são feitas pelo retorno do mesmo (BERNUCCI et al. 2008). Conforme segue a imagem.

Figura 5 - Execução ensaio semidestrutivo

Fonte: BERNUCCI et al., 2007; p. 444.

Para o método destrutivo, existem restrições em seu uso, pois para executar o processo de análise, precisa-se desconstruir o pavimento, interromper o fluxo por um tempo significativo. O pavimento destruído, pode ainda acarretar danos nas camadas próximas, necessitar de grande investimento para realização dos ensaios, e obter resultados apenas representativos, podendo não estar em conformidade com a real situação da via. Todas essas situações citadas se tornam desvantagens, tornando este tipo de método pouco utilizado. A execução é feita através de trincheiras ou poços, que permitem a retirada de camada por camada de toda estrutura, ou seja, do pavimento ao subleito, ao mesmo tempo já podendo ser realizado o ensaio de capacidade do solo em relação as cargas (BERNUCCI et al. 2008).

Existem dois processos de extração de amostras, primeiro seria por uma sonda rotativa ou pelos corpos-de-prova. Mesmo sendo pouco utilizado, este método traz uma quantidade significativa de informação importantes no momento da coleta, pois a cada extração, já consegue identificar o material de cada camada, a sua espessura e seu teor de umidade junto com massa específica, levando para laboratório consegue-se realizar a comparação com massa

específica máxima e umidade ótima dos ensaios de compactação. Através disto, pode-se moldar parâmetros para identificar a falha na execução, por exemplo, insuficiência de compactação ou alto grau de umidade. Além do ensaio de compactação é realizado outros, como: Limites de Atterberg, CBR, Tensão deformação, entre outros.

Figura 6 - Danos a estrutura por ensaio destrutivo

Fonte: BERNUCCI et al., 2006; p. 444.

2.1.3 Deformações do Pavimento

Medina (ed. 3 – 2005, p. 193) conta, “O primeiro estudo sistemático da deformabilidade dos pavimentos deve-se a Francis Hveem (1995). [...] foram utilizados sensores de deslocamentos mecanoeletromagnéticos no todo 400 sensores, numa campanha de medições realizada na Califórnia no ano de 1951.”

Sabemos que o pavimento recebe inúmeras cargas ao longo de sua vida útil, e o deslocamento sofrido é inevitável, com isso, através dos estudos pode-se chegar a dois modelos de deformação, elástica e permanente.

Para Hveem, deformação elástica era denominada como “resiliente”, na qual tal termo se refere a energia armazenada em um corpo deformado elasticamente no momento de aplicação das tensões, volta-se ao normal assim que retirada tais tensões. Ainda seguia com sua explicação que o trincamento progressivo nos pavimentos se deve a deformação resiliente ou elástica das camadas inferiores, com atenção maior no subleito (MEDINA ed. 3 – 2015, p. 194). Medina e Mota (ed. 3 – 2015) elucidam que as deformações permanentes são mais recorrentes no Brasil, principalmente em pavimentos flexíveis. Tem como exemplo os trincamentos seguido de trilhas de rodas nas camadas superiores, ocasionados pela flexão das camadas precedentes, geralmente bastante deformáveis elasticamente.

Deformação elástica resulta na flexão alternada do revestimento, chamada por convenção de deflexão, cuja medida é a principal forma de avaliação estrutural de um pavimento em uso. Já a deformação permanente resulta no afundamento de trilha de roda cuja medida também é um critério de definição da vida útil estrutural e funcional de um pavimento, visto que, a partir de certo valor, pode interferir na condição de conforto e segurança do tráfego (BERNUCCI et al. 2006, p.443).

De acordo com DNER-ME (061/94), quando se mede o deslocamento elástico em vários pontos a partir do centro da carga tem-se a denominada bacia de deflexão ou linha de influência da carga sobre um ponto do pavimento.

Para tais deformações destacam-se as patologias conhecidas como couro de jacaré, que se dá pelo trincamento do pavimento asfáltico através da repetição de cargas decorrentes do tráfego, e posteriormente as trilhas de rodas, que pode ocorrer no revestimento do pavimento asfáltico ou subleito.

Figura 7 - Patologias decorrentes de deformações

Fonte: BERNUCCI et al., 2006; p. 445.

2.1.4 Avaliação estrutural não-destrutiva

Avaliação conhecida por realizar ensaios e retirar dados in loco evitando assim destruição do pavimento, contribui com a tecnologia de três equipamentos distintos, porém com o mesmo propósito, são eles:

- Carregamento quase estático: conhecido como ensaio de viga Benkelman. - Carregamento vibratório: Dynaflect.

Apesar destes equipamentos atuarem possivelmente nos mesmos pontos de ensaio, em seus resultados sempre existirá diferenças significativas. Para atenuar tais diversidades de valores, ASTM D (4695/1995) afirma que todos os equipamentos devem ser constantemente calibrados por processos específicos e seguirem rotinas de aplicação determinada pelo tipo de carregamento.

Nos dias de hoje, os equipamentos mais utilizados no Brasil para avaliação estrutural, são a viga Benkelman e Falling Weight Deflectometer. Ambos medem a deflexão máxima, raio de curvatura e a bacia de deformação, porém com disparidade em seus resultados. “Como complemento à avaliação estrutural não-destrutiva de pavimentos podem ser usados equipamentos como o geo-radar, munido de radar para estimar as espessuras das camadas ao longo da via.” (GONÇALVES; CERATTI, 1998, apud BERNUCCI et al., 2006; p. 446).

2.1.4.1 Viga Benkelman

De acordo com Medina (ed. 3 – 2005, p. 193) em 1953 a WASHO disponibilizou uma pista de testes para o engenheiro A. C. Benkelman, por ocasião experimental de seu instrumento de ensaio, batizado em seu próprio nome. Com essas condições Benkelman pôde iniciar a aferição da deformabilidade estrutural do pavimento em prova de pneus de caminhões com eixo simples.

Seguindo o Manual de Restauração do DNIT (2016, p. 84), a viga Benkelman mede a resposta do pavimento submetido a um carregamento estático ou a aplicação de uma carga em movimento vagarosa. A mesma possui uma constituição básica, onde se compreende uma ou duas peças horizontais apoiados sobre três pés (Figura 8). DNER – ME (24/94). Devido ao fato de ser relativamente simples, seu ensaio não estabelece grandes desafios para realização, visto que se faz a necessidade de um caminhão com eixo traseiro simples de roda dupla e carregado com aproximadamente 8,2t, carga esta, que servirá para medição da deformação elástica – Figura 9.

O ensaio completo consiste em: primeiro, colocar a ponta de prova da viga Benkelman entre os pneus do eixo traseiro do caminhão, colocando-a exatamente sob o seu centro, neste momento se faz uma leitura inicial do extensômetro que se situa a uma distância segura, com isso anota-se a leitura como “Li”. Agora o caminhão precisa se afastar vagarosamente por uma distância de 10m da ponta de prova ou até que o extensômetro não acuse mais variação de descarregamento, e então anota-se novamente a leitura do extensômetro

como “Lf”. Afim de obtiver o resultado, será necessário o cálculo da equação abaixo, considerando uma constante que pode ser definida por “K” que será dada pela relação entre o braço maior e menor da viga.

𝑑0 = (𝐿𝑖 − 𝐿𝑓) ∗ 𝐾

A viga Benkelman se torna um ensaio trabalhoso, por contato da sua repetitividade, pois para se obter um resultado mais assertivo, serão necessárias a realização de ensaios em vários outros pontos previamente demarcados e a repetição dos pontos já realizados.

O raio de curvatura é obtido através da realização da equação a seguir,

𝑅 =

6250

2(𝑑0 − 𝑑25)

Onde:

- d0: ponto inicial qualquer; - d25: ponto a 25cm do inicial.

Figura 8 - Caracterização da viga Benkelman

Figura 9 - Execução de ensaio não destrutivo com o uso da viga Benkelman

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 448.

2.1.4.2 FWD – Falling Weight Deflectometer

O Manual de Restauração do DNIT, 2006 classifica que aqueles equipamentos destinados a aplicar cargas ou transmiti-las dinamicamente no pavimento são identificados como FWD – “Falling Weight Deflectometer” ou defletômetros de impacto.

As normas DNER-PRO 273 e ASTM D 4695 descriminam a utilização dos FWD. A execução do ensaio é considerada uma grande inovação, pois a agilidade de obter resultados é incomparável com os outros métodos e equipamentos. Consiste em um conjunto automatizado, rebocado por qualquer veículo, que tenha capacidade de integração com o sistema de captura de dados, que são realizados pelos sensores instalados no defletômetro.

Estes equipamentos aplicam uma força transiente ao pavimento pelo impacto causado pela queda de um conjunto de massas de uma altura determinada sobre uma placa que transmite a força ao pavimento. Medem-se as deflexões máximas segundo um alinhamento que passa pelo centro da placa através de sensores (geofones ou LVDTs). São os defletômetros de impacto ou FWD (Falling Weight Deflectometer) (BORGES, 2001; p. 12).

Macedo (et al. 1996) exemplifica que o FWD tem como principal fundamento a simulação de uma carga de roda em movimento. Através da sua tecnologia pode simular diferentes cargas de aplicação para o pavimento, ou seja, a simulação de diferentes tipos de eixos. Com isso já se contabiliza uma vantagem em relação as vigas – Figura 10.

Nas vigas Benkelman temos uma aplicação de carga quase estática. Já para o FWD esta aplicação de carga é realizada de forma dinâmica, o que se torna marcante para este equipamento (Figura 11). Com isso, salientam-se as vantagens do FWD sobre a viga Benkelman, são, conforme BERNUCCI et al. 2006, p.450:

• acurácia nas medições;

• possibilidade de aplicação de vários níveis de carga; • maior produtividade (mais pontos levantados por dia); • ensaio não influenciado pelo operador;

• registro automático de temperatura e de distâncias dos pontos de ensaio.

Atualmente no mundo existem outros tipos, como: • FWD Dynatest;

• FWD Kaub; • FWD Jils; • FWD Phonix; • FWD Thumper.

“Tanto o FWD quanto a VB podem ser usados no controle da capacidade de suporte das camadas do pavimento desde a sua construção, o que vem sendo cada vez mais usado no país com muitas vantagens.” (SOARES et al., 2000; p.452).

Figura 10 - Esquema do método utilizado para o FWD

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 450.

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 451.

Figura 12 - Detalhe do sistema de aplicação de carga e dos sensores

Fonte: BERNUCCI et al, 2006; p. 451.

2.1.5 Principais patologias dos pavimentos flexíveis

Decorrente dá má execução ou pelo desgaste do material, as patologias sempre terão seu espaço em destaque em obras, seja em pavimentação, edifício ou qualquer outro empreendimento construtivo.

Para representa-las de maneira mais organizada e elucidativa, o Quadro __ mostra as principais patologias seguindo os conceitos aplicados pela norma DNIT 005/2003 – TER (2003).

Tabela 4: Formações patológicas em pavimentos flexíveis

Patologias Caracterização Ilustração

Fissura O DNIT (2003d, p.2): “Fenda de largura capilar existente no revestimento, posicionada longitudinal, transversal ou obliquamente ao eixo da via, somente perceptível a vista desarmada de uma distância inferior a 1,50 m.”.

Trincas DNIT (2003d, p.2) “Fendas existente no revestimento, facilmente visível à vista desarmada, com abertura superior à da fissura, podendo apresentar-se sob a forma de trinca isolada ou trinca interligada”.

Afundamento DNIT (2003d, p.2) “Deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento, acompanhada, ou não, de solevamento, podendo apresentar-se sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação”. Fonte: Autores (2018) Fonte: Autores (2018) Fonte: Autores (2018) (continua)

Ondulações DNIT (2003d, p.3) “Deformação caracterizada por ondulações ou corrugações transversais na superfície do pavimento” e normalmente acontecem nas regiões de aceleração ou frenagem dos veículos.

Escorregamento DNIT (2003d) “Deslocamento do revestimento em relação à camada subjacente do pavimento, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua”.

Exsudação (DNIT, 2003d, p.3) “Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do ligante através do revestimento”. Fonte: DNIT 005/2003; p. 10 Fonte: DNIT 005/2003; p. 10 Fonte: DNIT 005/2003; p. 9 (continuação) (continua)

Desgaste DNIT (2003d, p.3) “Efeito do arrancamento progressivo do agregado do pavimento, caracterizado por aspereza superficial do revestimento e provocado por esforços tangenciais causados pelo tráfego”.

Panela (DNIT, 2003d, p.3) “Cavidade que se forma no revestimento por diversas causas podendo alcançar as camadas inferiores do pavimento, provocando a desagregação dessas camadas subjacentes”

2.2 REALIZAR ESTUDOS DE TRÁFEGO ATUAL

Estudo de tráfego, conforme manuais técnicos vigentes no Brasil, tem como principal objetivo:

[...] obter, através de métodos sistemáticos de coleta, dados relativos aos cinco elementos fundamentais do tráfego (motorista, pedestre, veículo, via e meio ambiente) e seu inter-relacionamento (DNIT, 2006).

Em nosso cotidiano nas vias públicas o fluxo ocorre de modo coordenado, em conjunto. Este processo tem de ser organizado, afim de gerar um trânsito fluido e evitar acidentes. Deste modo se faz necessário o estudo de tráfego, elaborado conforme o estabelecido nos manuais redigidos pelos órgãos competentes, afim de se obterem os dados necessários:

Por meio dos estudos de tráfego é possível conhecer o número de veículos que circula por uma via em um determinado período, suas velocidades, suas ações mútuas, os locais onde seus condutores desejam estacioná-los, os locais onde se concentram os Fonte: Autores, 2018.

Fonte: Autores (2018)

Fonte: Autores (2018)

acidentes de trânsito, etc. Permitem a determinação quantitativa da capacidade das vias e, em consequência, o estabelecimento dos meios construtivos necessários à melhoria da circulação ou das características de seu projeto (DNIT, 2006).

O estudo de tráfego quando adequado se torna um instrumento importante, que servirá à engenharia de tráfego como guia para o planejamento das vias. Vias estas, que deverão atender às necessidades da população de forma eficiente, econômica e segura.

Assim o compromisso com os usuários, ao se realizar um estudo de tráfego, se torna imprescindível, pois o mesmo se tornará a base para as etapas sequentes. Em seguida, ocorrem as etapas de determinação dos meios construtivos, baseada no estudo de tráfego, onde são definidas as soluções viárias a serem adotadas. Estas, se fazem cruciais à manutenção da segurança e da qualidade de circulação da via pública.

O estudo para determinação do tráfego atual consiste na determinação do VMD (Volume Médio Diário), que nada mais é que:

Número médio de veículos que percorre uma seção ou trecho de uma rodovia, por dia, durante um certo período de tempo. Quando não se especifica o período considerado, pressupõe-se que se trata de um ano (DNIT, 2006).

Para cada dia de contagem são registrados os valores de tráfego em duas planilhas, sendo uma para cada sentido de tráfego. Os levantamentos de campo podem ser realizados de forma manual, sistemas automatizados, ou ainda por meio de imagens digitais.

Os dados de contagens fornecerão, após as correções e ajustamentos necessários, os volumes médios diários atuais dos subtrechos homogêneos da rodovia em estudo (DNIT, 2006).

Após coletas de dados e levantamentos de campo, deverão ser realizadas as médias das somas dos dias de contagem para cada classe de veículo, devendo estas médias serem somadas para a determinação do VMD.

2.3 PLANEJAMENTO DE TRÁFEGO BASEADO NA EVOLUÇÃO DA MANCHA URBANA

No decorrer deste capítulo será descrito como a mancha urbana se desenvolve e cria suas ramificações no espaço intraurbano.

2.3.1 Breve histórico da mancha urbana no brasil

O surgimento de núcleos urbanos ao longo de eixos de escoamento no Brasil é uma realidade que acompanha o país desde os primórdios da sua colonização, culminando na instauração de grandes centros metropolitanos de alta influência econômica (POLIDORO, et al. 2012).

Segundo Breunig e Mello (2010) a expansão urbana é um assunto alvo de muitas discussões na atualidade, e saber identificá-la é primordial para a boa execução do planejamento urbano e gerenciamento do uso do solo coerentes com o padrão de evolução urbana apresentada. Áreas urbanas surgem ao longo de facilidades do processo logístico, como rodovias, ferrovias, portos e aeroportos.

Como na antiguidade, onde as civilizações se formavam o longo das margens de lagoas ou rios, no tempo mais atuais tais civilizações ainda em sua grande maioria se constituem ao longo de margens, porém agora próximo as rodovias. Logo, deixando o crescimento desordenado para um modelo mais planejado. Analisando apenas o Brasil, grande parte das civilizações surgiram ao longo das rodovias, como principal objetivo o fácil escoamento (PONTINI e COELHO, 2018).

Desta maneira, as estradas se tornam peças fundamentais para o crescimento e desenvolvimento dos municípios, possuindo também o objetivo de locomoção de produtos e pessoas, favorecendo a instauração de industrias. “No cenário brasileiro, a década 1950 foi importante para a atração de investimentos e favoreceu o desenvolvimento de cidades de porte médio, que passaram por um crescimento populacional acelerado. [...] duas décadas seguintes, sob o pretexto de uma política de integração nacional, o Estado promoveu a construção em massa de rodovias, anéis e contornos rodoviário.” (CASTRO 2014, p. 15).

Com a aprimoração das vias e ligação a outros polos, o aumento da mancha urbana é inevitável, com isso surgem vantagens, como o impacto na economia do município, devido ao escoamento de produtos e passageiros mais facilitado. Entretanto, os impactos negativos também estarão presentes, em acidentes, poluição, e como aspecto principal para este trabalho deterioração rápida da via, caso exista a execução sem planejamento e estudo.

2.3.2 Interação do espaço intraurbano

Villaça (2001) define o espaço intraurbano como sendo um espaço interno da cidade, onde a grande concentração de fluxo compreende no deslocamento humano, deslocamentos esses conhecidos como: “casa-trabalho”, “casa-lazer”, entre outros.

Segundo Castro (2014, p. 28):

Uma das características principais do espaço intraurbano é a dinâmica de produção de localizações. O espaço é produzido em função do trabalho social, que gera um valor relacionado com dois quesitos: o primeiro é representado pelos objetos urbanos em si: edifícios, ruas, praças e infraestrutura; e o segundo pelo valor produzido pela aglomeração, que pode ser dado pela localização dos espaços construídos e dos espaços livres [...].

Em um espaço intraurbano, sempre existirá uma área central, onde servirá como um ponto de referência para o crescimento e desenvolvimento urbano. Isso se dá, pois, tal área é um espaço de fácil acesso e um bom escoamento humano, compreendendo assim o crescimento da mancha urbana no seu entorno – Figura 13.

Figura 13 - Esquema de configuração do espaço intraurbano

De acordo com Silveira et al. (2007 apud CASTRO, 2014, p. 28), “a presença de sítios de amenidades (a exemplo de sítios geográficos, vias, praças, parcelamentos, entre outros) influência na formação de novas localizações”, ou seja, o crescimento da mancha urbana.

Sabemos que em qualquer civilização o desenvolvimento é inevitável, sendo assim, Panerai et al. (1980, 2004, 2013), apresentou três estágios que dividem a evolução da mancha urbana:

• Superação de Limites: A mancha urbana começa a se desenvolver após a superação de um limite, que segundo Castro (2014) denomina como “barreira ao crescimento”. Podendo ser relevos, curso d’águas, área de preservação, ferrovias, etc.

• Crescimento: Estágio compreendido após o anterior, nesta etapa se define os zoneamentos, tais como os bairros destinados para fins industriais, comerciais e residenciais.

• Combinação e Conflitos: Podendo ser físicos e/ou sociais, as problemáticas deste estágio são decorrentes dos cenários de expansões ocorridas no tópico anterior.

Figura 14 - Estágios evolutivos da mancha urbana

Fonte: DEL RIO 1990, apud CASTRO 2014; p. 30.

A Figura 14 retrata a padronização das marchas urbanas, iniciando pela superação de limites, onde não há decisão do modal urbano. Para a etapa de crescimento, já centraliza a direção para ser tomada, seguindo a um padrão estabelecido, com intuito de desenvolver uniformemente as zonas. Por último, percebe-se grupos fechados sem interação, expondo um cenário problemático ocasionado pelo crescimento.

2.3.3 Impactos gerados em novas rodovias

Não é difícil de encontrar impacto causado pelas rodovias, pegamos qualquer município, e observamos as vias principais. O fácil acesso e rápido escoamento, fazem com que a demanda de veículos seja muito elevada. Caracterizados também como impactos sociais, os projetos de rodovias podem ter contribuições positivas como: a macro acessibilidade e possibilidades de novas rotas. E negativas como: poluição sonora e aérea, favelização (DEAKIN 2006).

De acordo com Mouette (1998), utiliza-se o termo “Efeito Barreira”, que condiz com a delimitação da livre circulação de pedestre dificultando a transposição de vias. A interação social fica comprometida, essa dificuldade na travessia, acarreta em transtornos se não planejado. A mesma autora classifica estes impactos em três grupos importantes:

Os impactos primários são consequências diretas do sistema de transportes e referem-se a alterações na acessibilidade e mobilidade. São efeitos mais imediatos e facilmente perceptíveis. São fortemente percebidas na ADA [área diretamente afetada]. Os impactos secundários compreendem as alterações da acessibilidade e na mobilidade da população e consequentes alterações nos padrões de viagens e no comportamento dos indivíduos afetados. Sua amplitude vai além da área diretamente afetada, atingindo a área de influência direta. O último nível, o terciário, atinge a área de influência indireta e refere-se às alterações na estrutura urbana (MOUETTE, 1998, p. 65).

A favelização, segregação social, são fatores de impactos sociais que ocorrem na implantação de uma rodovia por conta do corte na mancha urbana. O planejamento é fundamental para atenuar ao máximo tais impactos.

2.3.4 Modelos espaciais de estudos da mancha urbana

Um dos principais instrumentos para as análises espaciais multitemporais em espaços urbanos e que vem ganhando cada vez mais respaldo, são as geotecnologias. Possuem a finalidade do estudo do crescimento urbano, tanto para área acadêmica quanto para a técnica. O estudo é composto por geoprocessamento, junto com o auxílio de softwares SIG (Sistema de Informação Geográfica) e sensoriamento remoto.

“O geoprocessamento é um conjunto de técnicas computacionais que opera sobre base de dados georreferenciados, para transformá-los em informações relevantes. Os dados georreferenciados tornam o estudo geográfico muito mais preciso e o mais próximo possível da

realidade, trazendo mais confiabilidade e exatidão a pesquisa” (SILVA, 2001 apud DEMARCHI, 2013, p. 14).

Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), são programas complementares para os processos de análises de alguma localização espacial direcionado para um determinado fenômeno escolhido. Segundo Silva, et al (2004 apud DEMARCHI, 2013, p. 14) comenta, “SIG consiste num conjunto de ferramentas capazes de adquirir, armazenar, recuperar, transformar e emitir informações espaciais.”.

De acordo com Castro (2014, p. 47), “o emprego destas ferramentas mostrou-se útil, uma vez que gera resultados mais precisos e que agregam um banco de dados geográficos, cujas informações podem ser cruzadas com outros dados”.

A modelo nacional, o uso desta tecnologia de geoprocessamento para análise de expansão urbana está bem difundido. Monteiro et al (2008) analisou os processos de expansão urbana e suas situações de vulnerabilidade social e ambiental, tendo como base setores censitários e imagens de satélite, neste caso o IKONOS, para estudo em uma região da Metrópole de São Paulo abrangendo um período de 6 anos (2000 – 2006).

3 MÉTODOLOGIA CIENTÍFICA

Neste capítulo serão apresentados os procedimentos utilizados para a obtenção dos resultados analisados.

Para o atendimento dos objetivos propostos neste trabalho, a metodologia segue o apresentado através do fluxograma representado na Figura 15, seguinte:

Figura 15 - Fluxograma metodológico

Fonte: Autores, 2018.

Delimitou-se a área de estudo, como sendo a Avenida Pedro Zapelini, no município de Tubarão/SC, uma das principais vias de circulação da cidade, responsável por ligar diversos bairros do município. Tal via foi delimitada para que se fossem realizados os estudos de tráfego, de avaliação funcional e de comportamento estrutural.

Figura 16 - Localização da via

Fonte: Google Maps, 2018.

Por se encontrar em condições de degradação avançadas, a via deixou de oferecer o devido conforto a seus usuários. O objetivo do estudo consiste na elaboração de estudo que auxilie na recuperação das condições ideais de trafegabilidade da via, buscando gerar mais conforto e comodidade a população que necessita ali transitar diariamente.

3.1 OS CAMINHOS DO ESTUDO

Pesquisa com método de abordagem qualitativo e método de procedimento do tipo “pesquisa de campo” e nível exploratório.

A análise das patologias será realizada por intermédio de ensaios de campo realizados pelos pesquisadores e revisões de literaturas.

Será elaborado um estudo do tipo exploratório, buscando dirimir as dúvidas pertinentes ao tema e avaliação do objeto de estudo baseando-se nas revisões de literatura e ensaios de campo.