UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES
JÚLIA FURTADO GUERINI
PROPOSTA DE IMPLANTAÇÃO DE SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTOS PARA A ILHA DO FUNDÃO
RIO DE JANEIRO 2017
JÚLIA FURTADO GUERINI
PROPOSTA DE IMPLANTAÇÃO DE SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTOS PARA A ILHA DO FUNDÃO
Projeto de graduação apresentado ao curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro.
Orientador: Prof. Dra. Sandra Oda
RIO DE JANEIRO 2017
Guerini, Júlia Furtado
Proposta de Implementação de Sistema de Gerência de Pavimentos para a Ilha do Fundão/ Júlia Furtado Guerini – Rio de Janeiro:
UFRJ/ ESCOLA POLITÉCNICA, 2015. XIV, 137 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Sandra Oda
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Civil, 2017.
Referências Bibliográficas: p. 123-126. 1. Sistema de Gerência. 2. Pavimentos. 3.
Pavimentação. 4.Avaliação de pavimentos. 5.Banco de dados.
Pavimentação. I. Oda, Sandra. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Título.
AGRADECIMENTO
Agradeço a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), que durante os anos de graduação de fez passar por momentos extremamente estressantes e de pressão, mas também me recompensou com momentos de felicidade e recompensa. Obrigada pela oportunidade de poder estudar na melhor universidade do Brasil.
A todos os amigos feitos na faculdade, com quem sempre tive um ombro amigo para desabafar, que me fizeram rir e com quem pude compartilhar minhas vitórias.
Aos meu pais Rosiani Furtado Guerini e João Clésio Guerini, que sempre fizeram de tudo para que eu tivesse a melhor educação, não medindo esforços para me ver feliz e realizada.
Agradeço aos alunos de Transportes 3 que ajudaram na avaliação de pavimentos. E por fim, mas não menos importante, agraço a minha querida professora/orientadora Sandra Oda. Além de ótima profissional, é uma excelente pessoa, sempre disponível e disposta a ajudar os alunos. Obrigada por acreditar em mim, me ensinar e orientar.
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO DE SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTOS PARA A ILHA DO FUNDÃO
Júlia Furtado Guerini Fevereiro, 2017
Orientador: Sandra Oda Curso: Engenharia Civil
A área de pavimentação no Brasil, é considerada por especialistas desatualizada, com escassez de equipamentos, ferramentas uteis, especialistas, bons métodos e novas tecnologias. Por isso, o desenvolvimento de um Sistema de Gerência de Pavimentos, SGP, se torna essencial. Ele pode ser usado para auxiliar na manutenção e conservação dos já existentes pavimentos, que possuem defeitos e precisam ser alterados, realizando as intervenções nas vias de forma rápida e otimizada. O Sistema de Gerência de Pavimentos é capaz de simplificar a gestão dos pavimentos em toda Ilha do Fundão, contando com um banco de dados com informações atualizadas das vias, assim como seu tráfego. Algumas informações da malha viária do Fundão não foram possíveis de se obter, como o histórico. Mas esse estudo se propõe a criar um SGP com os dados que foram obtidos. O enfoque desse trabalho é a criação de um banco de dados para prover esse sistema de gerência. Foram colhidos dados referentes a quantidade de veículos que trafegam na Ilha, assim como os defeitos atuais dos pavimentos. Se fez uma análise dos resultados para se definir as atividades de manutenção e reabilitação. Também se classificou através do índice de prioridades quais seções precisavam mais urgentemente de reparos.
Palavras-chave: sistema de gerência, pavimentos, pavimentação, avaliação de pavimentos, banco de dados.
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer.
PROPOSAL OF IMPLEMENTATION OF A PAVEMENT MANAGEMENT SYSTEM FOR THE CITY OF RIO DE JANEIRO
Júlia Furtado Guerini February, 2017
Advisor: Sandra Oda Course: Civil Engineering
The paving area in Brazil is considered by many specialists to be outdated, with a shortage of equipment, useful tools, specialists, good methods and new technologies. Therefore, the development of a System of Management of Pavements, SGP, becomes essential. It can be used to assist in the maintenance and conservation of existing pavements, which have defects and need to be changed, performing the interventions on the roads in a fast and optimized way. The Pavement Management System is able to simplify the management of pavements throughout Ilha do Fundão, counting on a database with up-to-date information on the roads, as well as its traffic. Some information about the Fundão road network was not possible to obtain, such as the history of pavements. But this study proposes to create a GSP with the data that has been obtained. The focus of this work is the creation of a database to provide this management system. Data were collected regarding the number of vehicles that travel on the Island, as well as the current defects of the pavements. An analysis of the results was made to define maintenance and rehabilitation activities. It was also classified through the index of priorities which sections needed the most urgent repairs.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 12 1.1. Justificativa ... 12 1.2 Objetivos ... 14 1.3 Estrutura do Trabalho ... 14 2. PAVIMENTOS ... 15 2.1 Tipos ... 17 2.1.1 Pavimento flexível ... 17 2.1.2 Pavimento rígido ... 18 2.1.3 Pavimento semirrígido... 20 2.2 Camadas ... 21 2.2.1 Subleito ... 22 2.2.2 Regularização do subleito ... 22 2.2.3 Reforço do subleito ... 23 2.2.4 Sub-base ... 23 2.2.5 Base ... 242.2.6 Revestimento ou Capa de Rolamento ... 25
2.3 Serviços ... 26
2.4 Pavimentação Urbana ... 28
3. AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS ... 30
3.1 Avaliação Estrutural ... 31
3.2 Avaliação Funcional ... 32
3.2.2 Avaliação Superficial Objetiva ... 35
3.3 Levantamento de defeitos ... 39
3.3.1. Trincas por Fadiga ... 41
3.3.2. Trincas em Blocos ... 43
3.3.3. Trincas nos Bordos ... 44
3.3.4. Trincas Longitudinais ... 46
3.3.5. Trincas por Reflexão ... 47
3.3.6. Trincas Transversais ... 49
3.3.7. Remendos ... 51
3.3.8. Panelas ... 53
3.3.9. Deformação Permanente ... 54
3.3.11. Exsudação ... 57
3.3.12. Agregados Polidos ... 59
3.3.13. Desgaste ... 59
3.3.14. Desnível entre Pista e Acostamento ... 61
3.3.15. Bombeamento ... 62
3.4 Manutenção e Reabilitação de Pavimentos ... 63
3.4.1 Atividades de M&R ... 64
4. SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTO (SGP) ... 72
4.1 Conceitos e definições ... 73
4.2 Níveis de rede e de projeto ... 75
4.2.1 Sistema de Gerência de Pavimentos em nível de rede ... 76
4.2.2 Sistema de Gerência de Pavimentos em nível de projeto ... 77
4.3 Banco de dados de um SGP ... 79
4.4 Coleta de dados para um SGP ... 82
4.4.1Definição das frequências mínimas de levantamento das condições ... 82
4.4.2―Priorização‖ ... 83
4.5 Sistema de Gerência de Pavimentos Urbanos – SGPU ... 87
4.6 Particularidades na implantação de um SGPU ... 88
5. ESTUDO DE CASO ... 90
5.1 Localização ... 91
5.2 Características ... 92
5.3 Levantamento de Dados ... 93
5.4 Determinação do ICP ... 99
5.5 Análise dos resultados e definição de alternativas de M&R ... 101
5.6 Classificação através do IP e atividades recomendadas ... 102
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ... 116
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 118
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Sistema de várias camadas ... 16
Figura 2 - Seção Transversal típica do pavimento flexível (MARQUES,2012) ... 17
Figura 3 - Distribuição do carregamento em pavimentos flexíveis (SOUZA,2015) ... 18
Figura 4 - Seção transversal tipo do pavimento rígido (MARQUES, 2012) ... 19
Figura 5 - Distribuição do carregamento em pavimentos rígidos (SOUZA,2015). ... 19
Figura 6 - Distribuição das tensões do carregamento em pavimento flexível e pavimento rígido (UFPR). ... 20
Figura 7 - Seção transversal típica do pavimento semirrígido direto, à esquerda, e indireto, à direita (Adaptada de DNIT, 2006). ... 21
Figura 8 - Seção transversal típica dos pavimentos (SENÇO, 1997). ... 22
Figura 9 - Classificação dos revestimentos (DNIT, 2006). ... 25
Figura 10 - Caminhão espargidor (DORNELAS, 2015) ... 28
Figura 11 - Variação da serventia com o tráfego ou com o tempo decorrido de utilização da via (BERNUCCI, 2008) ... 34
Figura 12 - Período recomendável para manutenção dos pavimentos (BERNUCCI, 2008) 35 Figura 13 - Integrador de irregularidade longitudinal IPR-USP (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 36
Figura 14 - Car Road Meter: equipado com acelerômetro, desenvolvido pelo FHWA (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 36
Figura 15 - Esquema do Perfilômetro CHLOE (HAAS et al., 1994). ... 36
Figura 16 - Perfilógrafo (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 37
Figura 17 - Maysmeter: medidor de irregularidade longitudinal do tipo resposta (HAAS et al., 1994). ... 37
Figura 18 - Ensaio com defletômetro de impacto (FWD)13: bacia de deflexão e índices de curvatura do revestimento e da base (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999). ... 37
Figura 19 - Esquema de defletômetro vibratório. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 38
Figura 20 - Esquema da Viga Benkelman. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 38
Figura 21 - Mu-Meter: medidor do coeficiente de atrito pneu-pavimento. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999) ... 39
Figura 22 - Níveis de severidade de trincas por fadiga (ODA, 2016). ... 42
Figura 24 - Trinca por fadiga de severidade alta na seção 72 ... 43
Figura 25 - Trinca em blocos de severidade média na seção 3 ... 44
Figura 26 - Trinca em blocos de severidade alta (ODA, 2016) ... 44
Figura 27 - Níveis de severidade de trincas em blocos (ODA, 2016) ... 45
Figura 28 - Trinca nos bordos de severidade baixa (ODA, 2016) ... 45
Figura 29 - Níveis de severidade de trincas longitudinais (ODA, 2016) ... 46
Figura 30: Trinca longitudinal de severidade média (ODA, 2016) ... 47
Figura 31- Trinca longitudinal de severidade alta (ODA, 2016) ... 47
Figura 32 - Níveis de severidade de trincas por reflexão (ODA, 2016) ... 48
Figura 33 - Trinca por reflexão de severidade alta (ODA, 2016) ... 49
Figura 34 - Níveis de severidade de trincas transversais (ODA, 2016) ... 50
Figura 35 - Trinca transversal de severidade média na seção 1 ... 50
Figura 36 - Trinca transversal de severidade alta (ODA, 2016) ... 51
Figura 37 - Níveis de severidade de remendos (ODA, 2016) ... 51
Figura 38 - Remendo de nível de severidade baixo na seção 53 ... 52
Figura 39 - Remendo de severidade alta (ODA, 2016) ... 52
Figura 40 - Panela de nível de severidade baixo na seção 55 ... 53
Figura 41 - Panela de nível de severidade alto ... 54
Figura 42 - Deformação permanente de nível médio na seção 4 ... 55
Figura 43 - Deformação permanente de nível baixo (ODA,2016) ... 55
Figura 44 - Croqui representando corrugações (ODA, 2016) ... 56
Figura 45 - Corrugação de nível baixo na seção 74 ... 56
Figura 46 - Corrugação de nível de severidade alto (ODA, 2016) ... 57
Figura 47 - Exsudação de nível médio, na seção 2 ... 58
Figura 48 - Exsudação de nível de severidade alto (ODA, 2016) ... 58
Figura 49 - Exemplo de agregado polido (ODA,2016) ... 59
Figura 50 - Desgaste de severidade alta na seção 2 ... 60
Figura 51 - Desgaste de severidade média (ODA, 2016) ... 60
Figura 52 - Exemplo de desnível entre pista e acostamento de severidade média (FERNANDES JR. et al. , 1999) ... 61
Figura 53 - Exemplo de desnível entre pista e acostamento de severidade alta (FERNANDES JR. et al. , 1999) ... 62
Figura 54 - Bombeamento de nível baixo na seção 94 ... 63
Figura 56 - Critérios para classificação dos fatores utilizados nas árvores de decisão
(FERNANDES JR. E PANTIGOSO, 1998). ... 68
Figura 57 - Etapas da implementação de um SGP (MAPC, 1986) ... 74
Figura 58 - Atividades de um SGP em nível de rede e de projeto (FINN, 1979 apud PETERSON, 1987)... 76
Figura 59 - Atividades de um SGP com ênfase para banco de dados. HAAS, HUDSON e ZANIEWSKI (1994) ... 79
Figura 60 - Atividades do SGP que interagem com o Banco de Dados (Albuquerque, 2007). ... 81
Figura 61 - Quadro de Prioridades (BECKER, 2012) ... 85
Figura 62 - Implantação de um SGPU, Adaptado de HAAS, HUDSON e ZANIEWSKI (1994) ... 87
Figura 63 - Aterramento que criou a ilha do fundão como é conhecida hoje (DECOURT, 2006) ... 91
Figura 64 - Ilha do Fundão vista pelo Google Maps ... 92
Figura 65 - Divisões das seções para levantamento de dados ... 94
Figura 66 - Divisões das seções para levantamento de dados (continuação)... 94
Figura 67 - Distribuição dos pontos de contagem feitos em junho ... 96
Figura 68 - Distribuição dos pontos de contagem feitos em dezembro ... 97
Figura 69 - Estratégia de manutenção e reabilitação mais indicada com base no valor do ICP (ASPHALT INSTITUTE, 1989). ... 99
Figura 70 - Planilha para avaliação da condição dos pavimentos (adaptada de ASPHALT INSTITUTE, 1981). ... 100
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Boletim estatístico da CNT referente à malha rodoviária brasileira (CNT, 2015) 13 Tabela 2 - Boletim estatístico da CNT referente à movimentação anual de cargas (CNT,
2015) ... 14
Tabela 3 - Terminologia das bases (SENÇO, 1997). ... 24
Tabela 4 - Exemplos de tipos e aplicações das emulsões asfálticas (DORNELAS, 2013) . 27 Tabela 5 - Tipos e aplicações dos asfaltos diluídos (DORNELAS, 2013) ... 27
Tabela 6 - Exemplos de taxas de aplicação (adaptado de BALBO, 2007 e SENÇO,2008) 27 Tabela 7 - Participação percentual das redes no custo total de infraestrutura urbana ... 29
Tabela 8 - Níveis de serventia (DNIT, 2006) ... 33
Tabela 9 - Causas dos principais defeitos dos pavimentos asfálticos (FERNANDES JR. Et al. , 1999) ... 41
Tabela 10 - Resumo das causas dos defeitos considerados no Programa SHRP e principais atividades de manutenção e reabilitação (FERNANDES JR. Et al. , 1999)... 65
Tabela 11 - Resumo das causas dos defeitos considerados no Programa SHRP e principais atividades de manutenção e reabilitação (FERNANDES JR. Et al. , 1999)... 66
Tabela 12 - Resumo das causas dos defeitos considerados no Programa SHRP e principais atividades de manutenção e reabilitação (continuação(FERNANDES JR. Et al. , 1999) .... 67
Tabela 13 - Tabela de periodicidade das avaliações periódicas pós-execução dos trechos monitorados (PETROBRAS, 2011) ... 83
Tabela 14 - Notas subjetivas das seções avaliadas ... 95
Tabela 15 - Descrição da distribuição de postos de junho ... 97
Tabela 16 - Descrição da distribuição de postos de dezembro ... 98
Tabela 17 - Resumo dos VDMs calculados ... 98
Tabela 18 - Resultado das avaliações dos alunos ... 102
12 1. INTRODUÇÃO
O modo rodoviário tem se destacando na economia brasileira desde a década de 50, como o principal modo de transporte de carga. Porém, mesmo com o crescimento do número das rodovias ocorreu uma diminuição do seu nível de serviço. Os investimentos que visavam a construção de vias novas, não foram transformados na conservação da rede viária já presente. Um dos motivos foram as constantes crises econômicas que ocorreram no Brasil, fazendo com que o governo parasse de investir em infraestrutura para administrar as dívidas. Outra razão foi a falta de capacitação e planejamento dos órgãos públicos responsáveis para enfrentar a nova realidade.
O primeiro passo para haver uma melhoria no gerenciamento dos pavimentos é se conhecer a rede rodoviária, com levantamento de informações sobre ela, e subsequente analise. Sucessivamente, deve-se criar mecanismos de previsões das futuras condições da rede, para servir de base para definir quais metas e objetivos se tomar. Levando-se em conta a condição em que se encontra o pavimento e a verba disponível são feitas as decisões. O encerramento do ciclo para gestão é a aplicação as estratégias feitas e posterior analise da sua eficiência, para que em analises futuras se sugiram melhoras.
Nessa conjuntura, a Gerência de Pavimentos é atividade que dá suporte a uma organização para manter a rede rodoviária em condições aceitáveis, a partir da verba disponível, em um determinado espaço de tempo.
O estudo presente nesse trabalho tem como base a Cidade Universitária, localizada na Ilha do Fundão, Rio de Janeiro. O foco é a criação de uma base de dados para criação de um Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP). Os alunos de Transportes 3, dos dois semestres de 2016, ajudaram com o levantamento de dados para que agora se possa fazer a análise desses dados, indicando as atividades de Manutenção & Reabilitação necessárias e fazendo a priorização delas.
1.1. Justificativa
A rede rodoviária urbana engloba uma extensa área e a partir dela converge diversos sistema de transporte, por isso é considerado o sistema de infraestrutura mais sensível. Além disso, segundo Mascaró (1987) é o mais caro dos sistemas de infraestrutura urbana, atingindo cerca de 50% do total de verba necessária para a urbanização de uma cidade,
13 abrange de 20 a 25% do solo urbano, é de difícil ampliação e alteração depois de implantando e como é de uso diário dos usuários, seus erros e acertos se destacam mais que de outros sistemas.
Sua importância também é determinada às diversas redes de infraestrutura de uma cidade que seguem seu traçado, como a drenagem, redes de comunicação, rede elétrica, abastecimento de água, entre outros. O objeto de pesquisa nesse trabalho é o da rede pavimentada com pavimentos flexíveis.
O principal sistema de transporte do Brasil é o rodoviário, com a quarta maior rede do mundo, com 1.720.643,2 quilômetros de estradas, segundo dados de 2015 e quinto maior mercado automobilístico do mundo. Apesar disso, existe uma ausência de manutenção, resultando por volta de 30% de vias danificadas, isso se deve ao fato de ter somente 210.618,8 quilômetros de vias pavimentadas. Na Tabela 1 se pode ver mais detalhes desses dados divulgados pela Confederação Nacional do Transporte (CNT).
Tabela 1 - Boletim estatístico da CNT referente à malha rodoviária brasileira (CNT, 2015)
Segundo a CNT (2015), 61,1% do transporte de cargas no Brasil é feito através da malha rodoviária, ou seja, encarregado de transportar 485 milhões de reais em cargas. Na Tabela 2 podemos ter mais detalhes desses números. Esse transporte só pode ser feito de maneira eficaz se o nível de serviço dos pavimentos for aceitável, ao contrário disso se pode criar acidentes, que diminuem o trânsito de veículos, prejudicando a eficiência da rede. Sem contar que estradas ruins danificam os veículos, que precisam de mais manutenção, aumento os custos para os usuários.
Hoje em dia, as restrições de orçamento dos gestores públicos são muito pertinentes, mas leva ao fato que a ausência de atividades de manutenção preventivas pode acarretar um aumento entre 10 a 15% no custo total de transportes para depois realizar a manutenção corretiva. Um Sistema de Gerência de Pavimentos não busca somente a solução desse problema como a otimização do sistema.
14
Tabela 2 - Boletim estatístico da CNT referente à movimentação anual de cargas (CNT, 2015)
A gestão dos pavimentos necessita de uma alimentação contínua de informações atuais das condições e características do pavimento, das intervenções que foram realizadas, para que as decisões tomadas sejam eficientes e precisas. Um SGP também demanda o desenvolvimento de modelos para prever o comportamento dos pavimentos e escolha das estratégias mais acertadas para otimização do sistema.
1.2 Objetivos
O objetivo desse trabalho é criar um SGP para a Cidade Universitária da UFRJ, situada na Ilha do Fundão, Rio de Janeiro. O foco do trabalho será na criação de um banco de dados, para poder prover de informações esse sistema. Esse banco de dados vai conter informações da via, seu atual estado, informações sobre o trafego da Ilha, assim como outros dados que sejam considerados importantes ao decorrer do estudo. Serão propostas alternativas de manutenção e reabilitação para as vias, assim como um modelo para priorizar seus defeitos, de acordo com seu nível de deterioramento e importância da via.
1.3 Estrutura do Trabalho
Esse trabalho é composto por seis capítulos. Nesse primeiro capítulo, se faz uma introdução do tema, esclarecendo a motivação da elaboração do trabalho e seu objetivo no final.
No segundo capítulo, o objetivo é explicar rapidamente conceitos fundamentais da área de pavimentação, como a composição e classificação do pavimento, alguns dos serviços que são realizados neles e como se dá a pavimentação urbana. Fazendo com que o leitor, adquira o contexto da pavimentação, mesmo de forma sucinta.
O capítulo 3 trata de avaliação dos pavimentos, uma etapa base para o objetivo desse trabalho. São apresentadas as principais formas de avaliação de pavimentos e as melhores
15 formas de fazer o levantamento de defeitos. Também são explicados os defeitos encontrados no pavimento, suas características, níveis de severidade e como medí-los. Com isso, é apresentando as atividades de manutenção e reabilitação (M&R) com todos os fatores que essas atividades compreendem. São mostradas as causas dos defeitos e respectivas atividades recomendadas. Também são indicadas estratégias para tomadas de decisões para cada defeito, através de arvores de decisão propostas por Fernandes Jr. e Pantigoso (1998).
A seguir, no quarto capítulo, depois desses fatores expostos, é introduzido o conceito de Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP), compreendendo todas as informações necessárias para seu funcionamento integral. Foco maior dado a criação de um banco de dados, e como ele deve ser colocado dando ênfase a priorização das atividades de M&R.
No quinto capítulo é apresentado um estudo de caso de um Sistema de Gerência de Pavimentos, mostrando os passos realizados para implantação do sistema. O foco do estudo de caso foi a criação de um banco de dados para a Ilha do Fundão, que abriga a cidade universitária no Rio de Janeiro. Mostra ainda as atividades recomendadas de M&R e classifica a prioridade das seções que devem ser intervindas.
O capítulo 6 apresenta a conclusão final desse trabalho, fundamentada nos resultados discutidos e obtidos. São mostrados também as partes fracas e fortes do modelo que foi adotada, citado no que o estudo de caso poderia ser complementado para se chegar em um resultado melhor e são feitas sugestões para futuros trabalhos sobre esse tema.
2. PAVIMENTOS
O pavimento para Santana (1993) ―é uma estrutura construída sobre a superfície
obtida pelos serviços de terraplanagem com a função principal de fornecer ao usuário segurança e conforto, que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o mínimo custo‖.
A norma NBR-7207/82 (ABNT, 1982) complementa: "O pavimento é uma estrutura
construída após terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto, a:
16
a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; b) Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança;
c) Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento."
Pavimento é uma estrutura de várias camadas de espessuras limitada, implantada sob a última superfície de terraplenagem, cujo objetivo é resistir esforços do trafego de veículos e das condições climáticas proporcionando dos usuários uma melhor condição de rolamento, com segurança, economia e conforto. O pavimento ―[..] se assenta sobre um semi-espaço infinito que exerce a função de fundação da estrutura, chamada de subleito‖ (SENÇO, 1997).
Figura 1 - Sistema de várias camadas
A camada construída para distribuir e resistir os esforços que resultam das cargas dos veículos, predominantemente cargas verticais são a base do pavimento. A camada superficial em contato direto com os pneumáticos tem o nome de revestimento, ou em outras nomenclaturas, capa de rolamento ou capa de revestimento ou somente capa. Ela que resiste aos esforços horizontais. Esses esforços desgastam a superfície, por isso a capa deve ser superposta por uma nova camada (recapeamento), reforçada ou até mesmo substituída.
17 2.1 Tipos
De uma maneira geram três tipos de pavimentos, que levam em consideração a sua rigidez: flexível, semi-rígidos e rígidos. Escolher o melhor tipo de pavimento para a rede viária pública necessita de estudos específicos para cada obra. Deve-se levar em consideração particularidades do local, como o sistema de drenagem está projetado, a quantidade de tráfego e propriedades geotécnicas do local.
2.1.1 Pavimento flexível
O pavimento flexível sofre em todas camadas uma significativa deformação elástica sob a carga que é aplicada, fazendo com que sua distribuição seja em parcelas aproximadamente iguais entre camadas (DNIT, 2006).
Sua principal particularidade é ter um revestimento de camada asfáltica e ser constituído por uma base com material granular, sendo esse solo ou brita. Pode-se observar como se apresenta uma seção transversal típica desse tipo de pavimento na Figura 2. Ela se apoia no subleito, que é a plataforma da via. Depois dela há a regularização do subleito, que não é de fato uma camada, já que não possui uma espessura uniforme. Em sequência: reforço do subleito, sub-base, base granular e revestimento asfáltico
18 Entre as camadas citadas, estruturalmente a mais importante para um pavimento flexível é a base, cuja função é receber as tensões dos veículos (P) e distribuir esses esforços (p) antes que eles sejam transmitidos à sub-base ou ao reforço do subleito. Na Figura 3, se encontra como se distribuem esses esforços.
Figura 3 - Distribuição do carregamento em pavimentos flexíveis (SOUZA,2015)
Vale destacar que no Rio de Janeiro, segundo Souza (2015), possuí boa parcela das vias pavimentação do tipo flexível, já que esse pavimento se adapta bem a possíveis recalques do subleito, além de ter uma rápida e fácil execução e liberar o trânsito.
2.1.2 Pavimento rígido
O pavimento rígido possui revestimento com alto grau de rigidez comparado às camadas abaixo, absorvendo quase todas tensões oriundas dos carregamentos aplicados (DNIT, 2006).
São placas de concentro de cimento Portland ligadas entre si, substituindo o revestimento e a base do pavimento já que possui alto grau de resistência e rigidez. A figura abaixo apresenta uma seção típica desse tipo de pavimento, onde se observa a divisão entre a sub-base e a placa de concreto Portland, em contato direto sem necessidade de base. Nessa conjuntura, a sub-base pode se semirrígida ou flexível, podendo exercer também a função de drenar, além de controlar contração/expansão do subleito e bombeamento de finos.
19
Figura 4 - Seção transversal tipo do pavimento rígido (MARQUES, 2012)
A principal vantagem das placas de concreto é que elas já têm capacidade de distribuição de tensões de maneira uniforme, ao contrário da usada pelo pavimento flexível. A Figura 5, mostra como essa distribuição é feita na pavimentação do tipo rígida.
Figura 5 - Distribuição do carregamento em pavimentos rígidos (SOUZA,2015).
Segundo Souza (2015), o pavimento rígido quando bem projetado e executado tem uma vida útil maior, tendo uma manutenção muito menos frequente. Também possui uma alta resistência a materiais como o querosene e óleo diesel, e ao efeito dos solventes de combustíveis, evita que ele se degrade.
A grande diferença entre pavimento rígido e flexível é que no rígido, a própria sub-base suporta por ela mesma as cargas oriundas dos veículos. No pavimento flexível, o revestimento impermeabiliza e faz a distribuição das cargas do tráfego para a base, que a suporta. Na Figura 6 tem um comparativo com as diferenças em como as cargas se comportam em cada tipo de pavimento, no caso há uma melhor distribuição no rígido e é mais concentrada no flexível.
20
Figura 6 - Distribuição das tensões do carregamento em pavimento flexível e pavimento rígido (UFPR).
2.1.3 Pavimento semirrígido
O pavimento semirrígido é identificado por uma base cimentada por algum aglutinante com propriedade cimentícias (DNIT, 2006). Ele é formando por camadas de sub-base ou base estabilização com o acréscimo de cimento ou constituído de revestimento asfáltico. Segundo o DER (2006): ―O pavimento semirrígido é conhecido como pavimento do tipo direto quando a camada de revestimento asfáltico é executada sobre camada de base cimentada e do tipo indireto ou invertido quando a camada de revestimento é executada sobre camada de base granular e sub-base cimentada. ‖
Resumindo, pode-se falar que é uma mistura de pavimento rígido e flexível, já que possui as camadas do flexível, mas, assim com o rígido, tem cimento, que pode ser usado na sub-base ou na base. Na Figura 7 tem-se a seção transversal característica do pavimento semirrígido, que é quase igual a seção característica do flexível
21
Figura 7 - Seção transversal típica do pavimento semirrígido direto, à esquerda, e indireto, à direita (Adaptada de DNIT, 2006).
Esse tipo de pavimento não é muito utilizado, pois raramente é a melhor solução, porém tem uma boa durabilidade e os custos para se implantar são baixos.
2.2 Camadas
As camadas de um pavimento formam a sua estrutura, que tem a função de suportar cargas que atuam nele, passando elas de maneia sutil para a fundação sem danificar ou até mesmo romper o pavimento.
Na Figura 8 mostra a seção típica de um pavimento flexível, com as camadas nomeadas, citando parte do sistema drenante e explicando algumas dimensões que devem ser levadas em consideração e calculadas em um projeto de pavimentação.
22
Figura 8 - Seção transversal típica dos pavimentos (SENÇO, 1997).
É necessário um estudo aprofundado de cada camada, conhecendo as características fundamentais, mas a determinação de cada espessura depende da elaboração do projeto estrutural.
2.2.1 Subleito
O subleito, segundo o DER (2006) é ―camada compreendida entre a superfície da plataforma de terraplenagem e a superfície paralela, situada no limite inferior da zona de influência das pressões aplicadas na superfície do pavimento‖, ou seja, é um maciço que atua como a fundação do pavimento.
Somente a camada mais próxima da superfície se pode considerar subleito, pois quando vai se aprofundando, as pressões que são exercidas são reduzidas tornando se desprezíveis.
2.2.2 Regularização do subleito
A definição de regularização do subleito segundo SENÇO (1997) ―é a camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e destinada a conformá-lo, transversal e longitudinalmente, com o projeto‖. A regularização garante ao subleito características
23 longitudinais e geométricas de projeto, poupando tempo e verba com subleitos desiguais e que tem alta resistência. Também é chamada de preparo do subleito.
Como apresenta uma espessura variável, não é de fato considerada uma camada. É realizada quando no caso onde haja necessidade preparação do subleito da via, para fazer um nivelamento transversal e longitudinal, corrigindo falhas de um leito de estrada de terra antigo ou alguma falha de terraplanagem.
2.2.3 Reforço do subleito
Segundo o DER (2006), o reforço do subleito é ―camada requerida por imposição técnico-econômica, situada imediatamente acima do subleito. É constituída basicamente por material de empréstimo ou jazida‖.
O reforço do subleito tem espessura constante, quando necessário. Possui resistência superior à da regularização, mas inferior as camadas superiores. Sendo assim deve possuir um material mais resistente do o que se tem no subleito. Por causa do nome, alguns associam o reforço do subleito a fundação. Mas ele é parte constituinte do pavimento e complementa as funções da sub-base e base, também resistindo aos esforços verticais e os distribuindo. Já o subleito tem a função de absorver em caráter definitivo esses esforços. Segundo SENÇO (1998), “[...] o reforço do subleito poderia ser
considerado indistintamente camada suplementar do subleito ou camada complementar da sub-base”.
Não é obrigatória a utilização dessa camada, já que as camadas acima podem suprir a demanda, porém se for consideradoos custos, o reforço do subleito é mais barato do que aumentar a espessura das outras camadas. Reforçar o subleito só é indispensável quando o subleito possui uma pequena capacidade de resistir carga.
2.2.4 Sub-base
Essa camada além da atribuição de distribuir as cargas das camadas superiores e resistir, também tem importância de drenar a água do pavimento. Quando ao dimensionar o pavimento, a camada da base for muito espessa, fica mais econômico dividir camada em duas, base e sub-base, onde a sub-base vai ser composta por matérias menos nobres. Assim, sub-base e base tem mesmo objetivo, além de sub-base também atuar na
24 drenagem contendo infiltrações e ascensões capilares. No pavimento flexível é situada entre subleito ou reforço do subleito e a base, e no pavimento rígido se encontra logo após as placas de concreto de cimento Portland.
A sub-base segundo SENÇO (1998), ―é a camada complementar à base, quando,
por circunstâncias técnicas e econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do subleito. Segundo a regra geral — com exceção dos pavimentos de estrutura invertida — o material constituinte da sub-base deverá ter características tecnológicas superiores às do material de reforço: por sua vez, o material da base deverá ser de melhor qualidade que o material da sub-base”.
2.2.5 Base
A base, assim como as outras camadas citadas, tem como objetivo de resistir aos esforços do trafego e fazer sua distribuição. Como só fica abaixo do revestimento, é a que mais diretamente responde aos carregamentos verticais que os veículos fazem na via. Na realidade, o pavimento pode ser considerado como se fosse composto de revestimento e base, sendo a base complementa ou não pela sub-base e reforço do subleito.
Assim como a sub-base, a base pode ser feita de solo estabilizado quimicamente com ligante hidráulico ou asfáltico, brita graduada, brita graduada tratada com cimento, solo estabilizado, solo-brita, dentre outros. Pode-se classificar a base como rígida ou flexível, como podemos ver na Tabela 3.
25 2.2.6 Revestimento ou Capa de Rolamento
O revestimento é a camada que tem contato diretamente com os veículos, devendo agir como uma capa de rolamento, oferecendo qualidade, segurança e conforto ao usuário. Também é necessário que seja impermeável, já que espera-se que nas camadaspenetre a menor quantidade de água possível para que não haja contato da estrutura do pavimento com a água. Além disso, tem que ter resistência para suportar o deterioramento causado pelas adversidades.
O revestimento é formado em sua maioria por uma mistura de agregado mineral e, com menor participação, de material asfáltico. O agregado tem função de suportar desgaste e a cargas aplicadas, e o material asfáltico de impermeabilizar mistura e ligar os agregados. É a camada mais nobre do pavimento, sendo a com maior custo. A Figura 9 mostra a classificação dessa camada, com base no que foi publicado pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT).
Figura 9 - Classificação dos revestimentos (DNIT, 2006).
a) Revestimento Flexível
Existem diversas maneiras se se aplicar, sendo o revestimento flexível considerado o mais complexo, mas mesmo assim o mais utilizado por engenheiros, técnicos e construtores.
26 O concreto asfáltico (anteriormente chamado de concreto betuminoso) é o tipo de revestimento flexível que tem uma qualidade melhor, oriundo do alto controle tecnológico que tem que se ter desde as usinas até sua implantação. Os materiais que constituem o concreto asfáltico são: agregado graúdo, agregado miúdo, material de enchimento filer e ligante asfáltico, que devem seguir às normas referentes e especificações do DNIT (DNIT, 2004).
b) Revestimento Rígido
Era usado principalmente nas vias mais importante, já que é mais resistente e demanda menos manutenção. Assim essas vias seriam menos interditadas para atividades de manutenção, gerando menos transtorno ao tráfego. Hoje em dia, está sendo muito usada nos novos corredores de ônibus do BRT Rio, principalmente em decorrência dos problemas que já foram vistos com os antigos revestimentosque eram do tipo flexível.
A principal particularidade do revestimento rígido é que ele é composto por cimento, o que faz ele ser resistente à esforços horizontais e disseminar os esforços verticais para a base.
2.3 Serviços
Entre as camadas dos pavimentos, muitas vezes há a necessidade de executar uma pintura asfáltica. Segundo o DEINFRA-SC (2015), pintura asfáltica é uma película de material asfáltico que é aplicada sobre a superfície de uma camada do pavimento, que de acordo com o objetivo podem ser de dois tipos: imprimação e pintura de ligação. Imprimação é a pintura asfáltica usada em camadas que tem uma certa permeabilidade e não tratadas com o objetivo de promover condições de aderência entre base e camada; conceder um certo nível de impermeabilidade; ampliar a coesão da superfície da camada através da penetração do material asfáltico usado. A pintura de ligação tem basicamente o mesmo propósito, só que ao contrário da imprimação em que o material asfáltico deve penetrar na camada, na pintura de ligação não deve ocorrer essa penetração. Ela deve ser aplicada nas seguintes condições: antes da execução de um reforço, recapeamento ou tratamento de rejuvenescimento sobre a superfícies de camada asfáltica; camada não asfáltica coesiva e impermeável; acima de pinturas asfálticas empregues antes e que pela ação dos veículos e condições do clima perderam seu poder ligante. As pinturas de ligação
27 são feitas com emulsões asfálticas (Tabela 4), e as imprimações com asfaltos diluídos (Tabela 5).
Tabela 4 - Exemplos de tipos e aplicações das emulsões asfálticas (DORNELAS, 2013)
Tabela 5 - Tipos e aplicações dos asfaltos diluídos (DORNELAS, 2013)
Segundo DORNELAS (2013), a base deve ser imprimida e varrida por processo mecânico ou manual, de forma que elimine todo material e pó existentes. Ele também fala que a aplicação das pinturas asfálticas se faz por barra espargidora fixada no caminhão que se movimenta ou através de bicos espargidores. Os defeitos que possam surgir são normalmente resolvidos através de aplicação manual da mistura asfáltica. Na Tabela 6 pode-se ver as taxas de aplicação que são controladas de acordo com o objetivo da aplicação e o material usado. Deve ter um controle rigoroso com a qualidade, quantidade e temperatura das misturas.
28 A Figura 10 mostra um caminhão espargidor munido de tanque e de barra espargidora.
Figura 10 - Caminhão espargidor (DORNELAS, 2015)
O cálculo do conjunto de equipamentos é controlado pela produção horária e afeta de modo direto os custos de execução dos serviços.
2.4 Pavimentação Urbana
As vias de uma cidade são elementos muito importantes. Compreendem uma ou mais redes para circulação de pedestres, bicicletas, veículos e outros. Essa rede viária é complementada pela rede de drenagem urbana, assegurando assim o uso das vias sob qualquer condição do clima.
O sistema viário pode ser considerado o mais complexo, já que é o mais caro dos sistemas urbanos, representando cerca de 50% dos custos para urbanizar. Tem uma grande ocupação do solo urbano (variando de 20 a 25%). Pelo seu custo, espaço que ocupa e dificuldade para operar é o sistema que tem maior dificuldade de aumento de capacidade. Está mais vinculado aos usuários, pois não transporta materiais e sim pessoas, assim seus defeitos ficam mais evidente para as pessoas que fazem uso dele.
A Tabela 7 apresenta estudo publicado por Mascaró em 1989 onde é mostrada a participação de cada componente da rede da infraestrutura de uma cidade no seu custo total.
29
Tabela 7 - Participação percentual das redes no custo total de infraestrutura urbana
A pavimentação também influencia diretamente no bem-estar urbano da população. Levantamento do Observatório de Metrópoles, coordenado pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), fez uma análise do Índice de Bem-Estar Urbano (IBEU) de 5565 cidades brasileiros. Na pesquisa de Ribeiro, Ribeiro (2013), na dimensão de infraestrutura urbana foram analisados sete indicadores: logradouros, calçada, bueiro ou boca de lobo, iluminação pública, rampa para cadeirantes, meio-fio/guia e pavimentação. O indicador pavimentação corresponde à parcela de pessoas que residem em rua que possui algum tipo de pavimentação.
A importância da pavimentação urbana para maioria dos políticos, população, técnicos, é clara. No entanto a manutenção das vias, que é a fase seguinte, não é tão óbvia, ao menos para os que têm o poder de decidir, na grande parte dos municípios e das rodovias brasileiras. O foco político, por uma questão estratégica e também da cultura nunca foi manter obras antigas e sim, realizar novas. Isso trouxe repercussões graves a rede viária com uma degradação intensa e esgotamento antecipado da vida útil.
A reabilitação e manutenção da rede viária urbana tem que ser uma atividade cotidiana, já que as solicitações impostas pela circulação de trafego e pelo meio ambiente acarreta constante aparecimento de defeitos. A demora para realizar atividades de reabilitação e manutenção normalmente resulta em acréscimos de despesas, porque as estruturas do pavimento sofrem deterioração acelerada conforme se adia as intervenções.
30 Todavia, o governo possui muitas outras carências e variáveis no momento da análise da escolha do destino da verba, assim como de funcionários, normalmente não suficientes, o que acarreta falta de recursos para manutenção das vias existentes. Com a falta de recursos, não há como manter o sistema viário como um todo no mesmo nível, tendo que o governo escolher certas vias e zonas da cidade.
As preocupações com a restrição de orçamento para manter vias em condições adequadas e na maneira de utilizar essa verba ocorrem há muito tempo e também em países desenvolvidos. O trabalho apresentado em 1987 por Al-Shawi, Cabrera e Watson mostrou que diminuições seguidas no investimento na manutenção das vias fizeram com que engenheiros na França procurassem sistemas para auxiliá-los na decisão do melhor jeito de usar os recursos que estavam disponíveis.
Nos dias atuais, o Sistema de Gerência de Pavimento – SGP é utilizado no auxilio técnico de administradores públicos, técnicos e engenheiros. Esse sistema define a melhor tática a ser utilizada, qual o serviço de reabilitação ou manutenção ser usado (não fazer nada, manutenção preventiva, manutenção corretiva, reforço estrutural ou reconstrução), onde e quando se faz necessária a atividade. Dessa forma, o SGP auxilia na escolha de decisão, o que faz levar um maior retorno do investimento da verba.
3. AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS
A etapa de avaliação de pavimento, segundo Hass e Hudson (1978) é, se não for a mais, uma das etapas mais importantes de um Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP), pois é com ela que se averigua a necessidade do pavimento de manutenção (se foi bem executado atendendo as especificações do projeto) e reconstrução.
Os dados que se obtém da avaliação podem ser usados, segundo Haas e Hudson (1978), Gordon et al. (1985), Barros (1991) e Gui da AASHTO (1993) para: elaboração, a partir de ciência de dados históricos do pavimento, curvas para previsão de funcionamento; determinação do atual estado das vias; verificação se os pavimentos atendem as suas finalidades; planejamento de futuras atividades de reabilitação; atualização de programas para melhorar níveis da rede; priorização dos investimentos de acordo com a limitação da verba; melhoramento das etapas de construção e manutenção dos pavimentos através do
31 conhecimento das causas dos defeitos e do acompanhamento da durabilidade do pavimento.
São quatro as principais componentes da condição do pavimento: conforto audiovisual, levando em conta a estética e os ruídos produzidos pelos veículos; segurança, garantindo aderência entre o pneu e o pavimento; capacidade satisfatória de resistir as cargas que são aplicadas nele; conforto de rodagem com uma superfície de rolamento boa.
Existem dois tipos de avalição que serão analisados nos tópicos seguintes: funcional e estrutural. As funcionais são classificadas como avaliação da deterioração e desempenho, atentando para qualidade de rolamento e bem-estar do usuário da via. Como é relacionada ao desempenho do pavimento na sua função de rolamento para os veículos está diretamente ligada a opinião do usuário.
Em contrapartida, a avaliação estrutural aborda a avaliação da adequação estrutural do pavimento e verificação da sua capacidade de carga. Os dois estão relacionados, já que capacidade da estrutural causa uma acelerada diminuição no nível de serviço, ainda que o presente nível esteja alto.
3.1 Avaliação Estrutural
Segundo o DER (2006), avaliação estrutural ―é a determinação da capacidade de desempenho estrutural, que por sua vez é a capacidade do pavimento de manter sua integridade estrutural. A avaliação estrutural de pavimentos consiste na análise das medidas de deslocamentos verticais recuperáveis da superfície do pavimento quando submetido a determinado carregamento‖.
A avaliação estrutural está ligada a definição de capacidade de carga do pavimento. Sabendo quais são as espessuras das camadas, os materiais do que o pavimento é constituído e suas propriedades pode-se analisar a capacidade do pavimento e subleito resistirem à deterioração que as condições climáticas e as cargas produzidas pelos veículos realizam no pavimento.
Após uma avaliação da superfície do pavimento que indique uma situação muito ruim ou existência de defeitos que apontem implicação na camada estrutural (como afundamento em trilha de roda e trincas por fadiga) é indicado fazer um levantamento
32 desses pavimentos. Existem dois principais métodos para se avaliar a condição estrutural do pavimento:
a) Avaliação Destrutiva: se perfura o pavimento, realizando furos de sondagem para conhecer a composição dos materiais, espessuras das camadas. Nessa sondagem também ocorre a abertura de poços de sondagem para colher mostras dos materiais para serem analisados em laboratórios. Também se pode realizar no próprio lugar de coleta, ―in situ‖, alguns ensaios, como o CBR ―in situ‖ e definição da densidade e umidade.
b) Avaliação Não Destrutiva: se mede parâmetros de como a estrutura reage às cargas que estão sem movendo, utilizando provas de carga. As deflexões são os parâmetros mais fácil e confiável de medir, razão que explica que nos ensaios destrutivos os deflectômetros de impacto (FWD – Falling Weight Deflectometer) são os mais usados. Além dele também tem os ensaios de viga Benkelman e deflectômetros vibratórios
Uma capacidade estrutural não suficiente ou indevida, aumenta a formação de defeitos na superfície do pavimento, assim como ocorrência de ondulações e afundamentos plásticos em trilha de rosa diminuindo o nível de serventia. Concomitantemente, trincas no revestimento asfáltico, possibilitam que água infiltre no pavimento, criando bombeamento de fino e enfraquecendo o subleito. Isso deteriora o pavimento superficialmente, diminuindo o nível de serventia. Portanto, a condição estrutural que se encontra o pavimento está relacionada ao quão rápido está se degradando o pavimento.
3.2 Avaliação Funcional
A avaliação funcional de pavimentos tem como objetivo definir o estado de conservação da via. Para isso os defeitos superficiais são identificados e quantificados. Ela leva principalmente em conta problemas que afetam o usuário, que ainda que não tenha conhecimento técnico, consegue perceber os problemas do pavimento de uma maneira subjetiva. Os defeitos apresentados pelo usuário são geralmente os que representam incômodo ao rolamento, segurança e despesa operacional maior. São dois os grupos de métodos de avaliação funcional de pavimentos, os objetivos e subjetivos. Em seguida serão mostrados alguns desses métodos.
33 3.2.1 Avaliação superficial subjetiva
Em 1960, Carey e Irick criaram o primeiro método para avaliação funcional de um pavimento, que foi o de serventia, o Valor de Serventia Atual (VSA). A serventia de uma via, segundo BALBO (1997), é como se fosse a habilidade do pavimento, sem depender da condição em que o clima se encontra e no instante em que está sendo observada, em servir ao tráfego na ótica da segurança e conforto de rolamento. Essa medida muda com o tempo.
No VSA é atribuída uma nota que varia em uma escala de 0 a 5. Ele foi criado para as pistas experimentais da AASHO (American Association of State Highway Officials, hoje AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials). O número final é dado pela média dos avaliadores que analisam o conforto de rolamento da via. Como pode ser visto na tabela 8, a escala compreende 5 níveis de serventia. Ela também é adotada no brasil pelo DNIT 009/2003-PRO (DNIT, 2003d).
Tabela 8 - Níveis de serventia (DNIT, 2006)
O VSA é indicado na fase preliminar de reconhecimento do sistema viário. Segundo a norma brasileira, DNIT 009/2003 – PRO, o avaliador não deve dividir suas opiniões com outros avaliadores e só expressar sua opinião sobre a condição do pavimento no dia da avaliação. Ele também não deve deixar que os outros trechos influenciem na sua opinião do atual trecho avaliado, as avaliações são independentes. Algumas questões devem ser consideradas pelo avaliador, como por exemplo, como ele se sentiria dirigindo por centenas de quilômetros nessa via, o conforto que o trecho iria proporcionar se ele tivesse que dirigir muitas horas nele e como o trecho se sairia se estivesse em uma via principal.
Quando bem executado o pavimento, o VSA é elevado na sua fase inicial. Uma nota 5, de perfeição, sem nenhum defeito não é encontrada na prática, mas existem pavimentos que se aproximam muito dela. O VSA vai diminuindo ao decorrer do tempo devido ao trafego e as condições climáticas. A Figura 11 mostra a curva de serventia no decorrer do
34 tempo que a via é usada. Nela também estão indicados os limites de aceitabilidade e trafegabilidade.
Figura 11 - Variação da serventia com o tráfego ou com o tempo decorrido de utilização da via (BERNUCCI, 2008)
Para os usuários de uma via, existe um limite do estado do pavimento, no qual sua condição de rolamento está menor do que é aceitável. Esse limite depende de como é o tráfego da rodovia, e qual sua classe. O guia de dimensionamento de pavimentos norte-americano da AASHTO (1993), baseado em estudos, estipulou alguns limites de aceitabilidade e como proceder com eles. Estipularam um limite de 2,5 para vias com grande número de veículos trafegando e 2,0 para as outras. Quando atinge esse valor é indicado uma manutenção corretiva para aumentar essa nota. Enquanto o valor de VSA se encontrar acima desse patamar, deve-se realizar manutenção preventiva de tempos em tempos. Isso faz com que o tempo que o pavimento se encontre num nível aceitável seja maior. Quando nem a manutenção preventiva nem a construtiva ocorrem, o pavimento pode chegar num nível que é necessário que ele seja reconstruído. Pelos estudos da AASHTO (1993), esse limite normalmente é próximo de 1. A Figura 12 resume essas situações.
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Figura 12 - Período recomendável para manutenção dos pavimentos (BERNUCCI, 2008)
3.2.2 Avaliação Superficial Objetiva
A avaliação superficial objetiva é feita diante da quantificação numérica nos locais onde estão os defeitos, podendo ter variados graus de severidade. Ela compreende os seguintes serviços:
Avaliação da irregularidade superficial: a capacidade do pavimento de oferecer conforto, economia e segurança aos usuários está diretamente ligada com a irregularidade longitudinal. Segundo FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI (1999) ela é definida como o desvio de pontos da superfície do pavimento em relação a um plano de referência e medida ao decorrer da trajetória dos veículos (―trilhas de roda‖), afeta a qualidade de rolamento (conforto e segurança), as cargas dinâmicas transmitidas ao pavimento e os custos de operação dos veículos (consumo de combustível e lubrificante, desgaste dos pneus etc.). No Brasil, tem sido usado o integrador de irregularidade longitudinal IPR-USP (Figura 13) para medir as irregularidades. Também podem ser utilizados: veículos equipados com acelerômetros (Figura 14), perfilômetros (Figura 15), medidores do tipo ―resposta‖ (Figura 17) ou perfilógrafos (Figura 16).
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Figura 13 - Integrador de irregularidade longitudinal IPR-USP (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
Figura 14 - Car Road Meter: equipado com acelerômetro, desenvolvido pelo FHWA (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
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Figura 16 - Perfilógrafo (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
Figura 17 - Maysmeter: medidor de irregularidade longitudinal do tipo resposta (HAAS et al., 1994).
Ensaios estruturais: existem dois tipos destrutivos e não destrutivos. Os destrutivos são feitos por meio de avaliação de capacidade de suporte de amostras coletadas em in situ. Já os não destrutivos utilizam um carregamento conhecido para calcular as deflexões superficiais causadas por ele. Para eles têm sido utilizados os defletômetros vibratórios (Figura 18), defletômetros de impacto (Figura 19), e a viga Benkelman (Figura 20).
Figura 18 - Ensaio com defletômetro de impacto (FWD)13: bacia de deflexão e índices de curvatura do revestimento e da base (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999).
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Figura 19 - Esquema de defletômetro vibratório. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
Figura 20 - Esquema da Viga Benkelman. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
Atrito superficial: utilizam um reboque se locomovendo com rodas travadas com diversas velocidades sob um pavimento molhado para medir o atrito pneu-pavimento. Pode ser alcançado com equipamentos do tipo Mu-Meter (Figura 21);
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Figura 21 - Mu-Meter: medidor do coeficiente de atrito pneu-pavimento. (FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI, 1999)
Identificação de defeitos superficiais: é de extrema importância para definição das estratégias de M&R na gerência de pavimentos. Consiste em identificar o defeito, quantificar seu tamanho, identificar o grau de deterioração dos defeitos (normalmente dividido em baixo, médio e alto) junto a definição do porquê do defeito.
3.3 Levantamento de defeitos
O levantamento de defeitos pode ser realizado de várias maneiras. Pode ser feita através de caminhamento por toda a seção avaliada, esses avaliadores também podem avaliar dentro de um veículo em movimento, ou ainda, a avaliação pode ser feita de maneira automatizada, onde veículos providos de ferramentas especiais providos de câmeras de vídeo e fotográficas. Os levantamentos de defeitos que precisam de um maior nível de precisão e detalhamento são feitos através de caminhada. As avaliações executadas com a ajuda de veículos em deslocamento são mais indicadas para avaliações extensas, já que absorvem menos dinheiro e tempo quando comparados aos realizados através de caminhamento.
Tanto o levantamento de defeitos feita por avaliadores dentro de veículos quanto os feitos por caminhamento são considerados manuais, pois neles as particularidades dos pavimentos são anotadas em planilhas pelos avaliadores para depois serem processadas. Essas planilhas podem ser eletrônicas, como em tablets e outros dispositivos similares, ou mesmo serem em folhas padronizadas de papel.
40 Na obtenção dos dados de forma automatizada por meio de câmeras acopladas nos veículos são feitos fotos e vídeos para uma subsequente análise delas em escritório. Em equipamentos mais novos, com uma tecnologia mais avançada, eles não apenas compilam as imagens, mas permitem também o cálculo do número de defeitos e classificação deles, em um modelo pré-definido, extinguindo a parcialidade.
Com o avanço da tecnologia, existe uma tendência para fazer um uso cada vez maior de equipamentos automatizados na coleta de informações sobre o pavimento. Existe uma variedade enormes desses tipos de equipamentos, elaborados por vários países diferentes, com características distintas, versatilidade quanto as capacidades, características e custos. As principais dificuldades quanto ao uso desses aparelhos são as apropriadas identificações dos defeitos e a avaliação do desempenho deles.
Outro ponto importante a se considerar na escolha do modo de levantamento é a extensão da amostra. Essa escolha depende da precisão desejada, tipos de defeitos existentes, tempo disponível para o levantamento, custos implicados. Mas segundo HAAS, HUDSON, ZANIEWSKI (1994) e SHANIN (1994), o tamanho da amostra para uma avaliação em nível de rede varia de 10 a 25% do total. A amostragem pode ter intervalos pré-estabelecidos como acontece em alguns órgãos do exterior ou ser de maneira aleatória, como é proposto pela teoria estática. No Brasil, as normas que dão as diretrizes de como realizar as avaliações dos pavimentos são: DNIT 005/2003, DNIT 006/2003, DNIT 007/2003 e DNIT 008/2003.
Durante o levantamento de defeitos surgem dúvidas quanto a correta identificação dos defeitos. Vários manuais foram elaborados para ajudar nisso, estabelecendo e uniformizando os conceitos, definições, nomenclatura e os principais métodos de levantamento de campos. Devido a necessidade de uma padronização na coleta de dados, recomenda-se o uso do Programa SHRP (Programa Estratégico de Pesquisas Rodoviárias) que foi criado em 1987 e contou com a participação de mais de vinte países, incluindo o Brasil. Ele considera 15 tipos de defeitos e os identifica através de fotos e figuras. Para cada tipo de defeito aponta a maneira de quantificar seu tamanho, nível de severidade e descrição. Esses defeitos serão melhor detalhados nos tópicos subsequentes.
Outros manuais que também são importantes para complementar o Manual de Identificação de Defeitos dos Pavimentos do Programa SHRP, segundo FERNANDES, Jr; ODA; ZERBINI (1999):
41
Catálogo dos Defeitos dos Revestimentos dos Pavimentos (ARB, 1978): considera 64 tipos de defeitos (34 para pavimentos flexíveis), apresentando suas descrições e possíveis causas;
AASHTO - Apêndice K: Defeitos Típicos (AASHTO, 1986): considera 17 tipos de defeitos (14 coincidentes com o SHRP), apresentando a descrição, níveis de severidade e métodos de medição;
Manual para Identificação de Defeitos de Revestimentos Asfálticos de Pavimentos (DOMINGUES, 1993): considera 24 tipos de defeitos, apresentando suas descrição, mecanismo de ocorrência, localização, classe (funcional ou estrutural), níveis de severidade (fotos) e métodos de medição.
Adaptando o manual da AASHTO (1986) com o manual do Programa SHRP (1993) se pode identificar as possíveis causas, como pode ser visto na Tabela 9:
Tabela 9 - Causas dos principais defeitos dos pavimentos asfálticos (FERNANDES JR. Et al. , 1999)
Em seguida serão apresentados os defeitos identificados no Manual do SHRP (1993): características, níveis de severidade, a forma de medir o defeito e fotos dos defeitos.
3.3.1. Trincas por Fadiga
Características
o Áreas submetidas a cargas repetidas de tráfego o Forma: ―couro de crocodilo‖ ou ―tela de galinheiro‖ o Espaçamento inferior a 30 cm
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Níveis de Severidade: Figura 22
o Baixa: poucas trincas conectadas, sem erosão nos bordos e sem evidências de bombeamento
o Média: trincas conectadas e bordos levemente erodidos, mas sem evidências de bombeamento, como pode ser visto na Figura 23
o Alta: trincas erodidas nos bordos, movimentação dos blocos quando submetidos ao tráfego e com evidências de bombeamento, como pode ser visto na Figura 24
Média
Alta
Baixa
Tráfe go
Figura 22 - Níveis de severidade de trincas por fadiga (ODA, 2016). Como medir
o Registrar a área afetada (m2
) correspondente a cada nível de severidade
43
Figura 24 - Trinca por fadiga de severidade alta na seção 72
3.3.2. Trincas em Blocos
Características
o Trincas que dividem o pavimento em blocos aproximadamente retangulares (0,1 a 10 m2)
Níveis de Severidade
o Baixa: trincas com abertura média inferior a 5 mm ou com material selante em boas condições
o Média: trincas com abertura média entre 5 e 20 mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa, como pode ser visto na Figura 25
o Alta: trincas com abertura média superior a 20 mm ou trincas com abertura média inferior a 20 mm, mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta, como pode ser observado na Figura 26
Como medir
44
Figura 25 - Trinca em blocos de severidade média na seção 3
Figura 26 - Trinca em blocos de severidade alta (ODA, 2016)
3.3.3. Trincas nos Bordos
Características
45 o Dentro de uma faixa de 60 cm a partir da extremidade do pavimento
o Inclui trincas longitudinais localizadas fora da trilha de roda
Níveis de Severidade: Figura 27
o Baixa: sem perda de material ou erosão, como pode ser visto na Figura 28 o Média: perda de material e erosão em até 10% da extensão
o Alta: perda de material e erosão em mais de 10% da extensão
Tráfe go
60 cm
L1
L2
Figura 27 - Níveis de severidade de trincas em blocos (ODA, 2016) Como medir
o Registrar a extensão afetada (m) correspondente a cada nível de severidade
46 3.3.4. Trincas Longitudinais
Características
o Trincas predominantemente paralelas ao eixo, podendo se localizar dentro ou fora das trilhas de roda.
Níveis de Severidade: Figura 29
o Baixa: trincas com abertura média inferior a 5 mm ou com material selante em boas condições
o Média: trincas com abertura média entre 5 e 20 mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa, como pode ser observado na Figura 30 o Alta: trincas com abertura média superior a 20 mm ou trincas com abertura
média inferior a 20 mm mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta, como pode ser visto na Figura 31
Tráfe go
Trilha
Interna
Trilha
Externa
4b
4a
4b
4a
4b
Figura 29 - Níveis de severidade de trincas longitudinais (ODA, 2016) Como medir
o Registrar a extensão (m) das trincas e também a extensão com selante em boas condições
47
Figura 30: Trinca longitudinal de severidade média (ODA, 2016)
Figura 31- Trinca longitudinal de severidade alta (ODA, 2016)
3.3.5. Trincas por Reflexão
Características
o Reflexão de trincas ou juntas das camadas inferiores
o Recapeamentos ou pavimentos novos (contração de base cimentada ou com SAFL)
48
Níveis de Severidade: Figura 32
o Baixa: trincas com abertura média inferior a 5 mm ou com material selante em boas condições
o Média: trincas com abertura média entre 5 e 20 mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa
o Alta: trincas com abertura média superior a 20 mm ou trincas com abertura média inferior a 20 mm mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta, como pode ser observado na Figura 33
Tráfe go
Junta
Trinca
Longitudinal
Transversal
Figura 32 - Níveis de severidade de trincas por reflexão (ODA, 2016) Como medir
o Registrar, em separado, a extensão das trincas transversais e longitudinais; registrar o número de trincas transversais; registrar a extensão com selante em boas condições
49
Figura 33 - Trinca por reflexão de severidade alta (ODA, 2016)
3.3.6. Trincas Transversais
Características
o Trincas predominantemente perpendiculares ao eixo
o Severidade de uma trinca: adotar a mais elevada, desde que represente pelo menos 10% da extensão
Níveis de Severidade: Figura 34
o Baixa: trincas com abertura média inferior a 5 mm ou com material selante em boas condições
o Média: trincas com abertura média entre 5 e 20 mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa, como pode ser visto na Figura 35
o Alta: trincas com abertura média superior a 20 mm ou trincas com abertura média inferior a 20 mm mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta, como pode ser observado na Figura 36
50
Figura 34 - Níveis de severidade de trincas transversais (ODA, 2016) Como medir
o Registrar o número de trincas, a extensão e os níveis de severidade correspondentes; registrar a extensão com selantes em boas condições.
