Avaliação do Estado de Conservação de um trecho crítico da Rodovia MT-220
utilizando o Índice de Gravidade Global
Conservation status assessment of a critical stretch of road MT -220 using the Global
Severity Index
David Vinicius da Silva¹, Ana Elza Dalla Roza²
Resumo: O presente trabalho de conclusão de curso trata sobre o levantamento das condições de superfície do pavimento, por meio da contagem, classificação e quantificação das patologias e da medida das deformações permanentes nas trilhas de roda, para o monitoramento do desempenho das rodovias, conceituando – as de acordo com suas condições, tendo em vista a importância que o sistema viário possui para o desenvolvimento econômico da região de Sinop-MT. O objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho funcional da rodovia MT-220, através das condições de superfície de segmentos homogêneos e proximidades dos cursos d’água. Buscando classificar o estado geral das superfícies avaliadas, em função da área afetada e da incidência de defeitos de superfície através do Índice de Gravidade Global (IGG), verificando a existência de indicativos de comprometimento estrutural (trincamento e afundamento nas trilhas de roda excessivos), correlacionando parâmetros e indicando a intensidade dos serviços de manutenção para os segmentos avaliados e elaborando um inventário das condições de superfície de avaliação. O estado geral da rodovia foi classificado como péssimo, apresentando elevados valores de IGG e área afetada. Apesar de o método apresentar limitações foi possível avaliar as condições da rodovia nas proximidades das pontes através das deformações nas trilhas de roda, que chega a ser 45% superior que no restante da rodovia.
Palavras-chave: Patologias; IGG; Pavimento.
Abstract: The present study deals with the survey of surface conditions, by counting, classification and quantification of the pathologies and measurements of permanent deformation on wheel tracks, for the monitoring of highways performance, conceptualizing them according to their conditions, in view of the importance that the road system has for the economic development of the Sinop-MT region. The aim of this study was to evaluate the functional performance of the MT-220 road, through the surface conditions of homogeneous segments and proximity of waterways. In order to classify the general state of evaluated surfaces, in function of the affected area and the incidence of surface defects through the Global Severity Index (IGG), checking for structural involvement indicative (excessive cracking and sinking of wheel tracks), relating parameters and indicating the intensity of maintenance services for the evaluated segments and developing an inventory of evaluation surface conditions. The general state of the highway was classified as bad, presenting high IGG levels and affected area. Although the method have showed limitations it was possible to evaluate the road conditions in the vicinity of the bridges through the deformation on the wheel tracks, that gets to be 45% higher than the rest of the highway.
Keywords: Pathologies; IGG; Pavements.
1 Introdução
É notório que economicamente falando um dos pilares de sustentação do Brasil ainda é a produção agropecuária, e que diferente de outros países que utilizam de meios hidroviários e ferroviários para escoar sua produção, o país utiliza na maioria das vezes de sua extensa malha viária para fazer com que sua produção chegue aos portos. A manutenção das rodovias na região de Sinop-MT, assim como no Estado de Mato Grosso é de vital importância para a economia da região, visto que o estado está entre um dos maiores produtores de grãos do país (OLIVEIRA, CHAGAS E SOUZA, 2010).
As rodovias são vias de acesso interurbanos que facilitam a locomoção de pessoas, produtos e serviços, interligando grandes centros. Essas estruturas devem resistir aos esforços do tráfego e a ação das intempéries, para oferecer ao usuário, permanentemente, um tráfego econômico, confortável e seguro (BERNUCCI ET. ALL, 2008).
Da porcentagem de rodovias existentes no Brasil, a grande maioria é constituída por pavimentos flexíveis (SOUZA, 2004), cuja serventia é afetada principalmente pela ação combinada do tráfego e das condições ambientais (BERNUCCI, 2008). A região de Sinop-MT apresenta um clima equatorial, com duas estações bem definidas. Um período de seca, com
duração de até 5 meses, caracterizando o inverno, e uma estação úmida, caracterizando o verão (MAITELLI, 2005). A associação das solicitações do tráfego com os períodos de elevada chuva características do clima local aceleram o processo de deterioração. O cenário exposto torna clara a necessidade de se continuar pesquisando técnicas e avaliando os pavimentos existentes, através do levantamento de suas reais condições, e assim realizar uma avaliação funcional, para melhorar a qualidade das atividades e técnicas utilizadas no projeto, execução e manutenção das vias no país. Dentro desse contexto, verifica-se a importância do monitoramento das condições de superfície nas rodovias principalmente em trechos submetidos às situações críticas que podem comprometer o desempenho estrutural do pavimento (presença ou infiltração de água nas camadas granulares). O presente estudo busca avaliar de forma objetiva as condições de superfície de uma rodovia com o intuito de verificar e comparar os níveis de deterioração do pavimento nas proximidades de cursos d’água.
2 Referencial teórico
Assim como a maioria das obras de engenharia, os pavimentos passam por um processo natural de deterioração e desgaste. Neste tópico será discorrido
1
Graduando em Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop, Brasil, davidv_s@hotmail.com
2Professora do Curso de Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop,
sobre as formas de deterioração dos pavimentos asfálticos.
2.1 Mecanismos de Trincamento
Para se chegar à análise das formas de deterioração do pavimento, é necessário identificar as causas que o levaram a chegar neste estágio, bem como analisar a técnica mais adequada para sua restauração. (DNIT, 2006b).
O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2006b) descreve que “os revestimentos betuminosos tendem a trincar em algum estágio de suas vidas sob as ações combinadas do tráfego e das condições ambientais, por meio de um ou mais mecanismos”. Assim, percebe-se que os pavimentos asfálticos sofrerão no decorrer de sua existência trincamentos devidos ao próprio tráfego, e as condições ambientais a que é exposto.
Segundo DNIT (2006b) as trincas são conceituadas como um defeito encontrado no revestimento, causando a exposição das camadas que compõe a estrutura à ação das intempéries e o enfraquecimento da mesma. A partir do momento que se inicia o trincamento e a estrutura fica suscetível às variações climáticas, há uma redução da sua capacidade estrutural, e uma intensificação da deterioração. Quando o pavimento apresentar trincamento deve-se buscar imediatamente a sua restauração, pois por meio dele podem aparecer outras deformações. Por esse motivo o trincamento é um importante parâmetro de avaliação dos pavimentos no que diz respeito a manutenção. (DNIT, 2006b)
2.1.1 Mecanismos de Deformação
Segundo o DNIT (2006b) outra modalidade de deterioração do pavimento é a deformação, que pode se dar, por afundamento nas trilhas, deformações plásticas no revestimento ou depressões, causando irregularidades no pavimento asfáltico, contribuindo para grandes riscos no transporte de cargas e na segurança dos usuários. As causas das deformações dos pavimentos podem ser associadas ou não com o carregamento, um exemplo de deformação associada ao carregamento é o afundamento nas trilhas de roda, oriundo de um grande número de repetições de carga, e uma deformação não associada ao carregamento é o recalque diferencial originado de solos compressíveis na fundação do pavimento.
2.1.2 Mecanismos de Desagregação
Outro aspecto observado nas causas de deterioração dos pavimentos asfálticos é a desagregação que se dá pela perda do agregado superficial decorrente da ruptura do material betuminoso ou pela falta de aderência entre o ligante e o agregado. (DNIT, 2006b). Segundo Silva (2008) a ruptura do material betuminoso se dá pela evaporação e oxidação (envelhecimento), decorrentes da ação do tráfego e do intemperismo, ou ainda por falhas executivas como superaquecimento ou falta do ligante. De acordo com DNIT (2006b) a falta de aderência decorre das impurezas ou contaminação do agregado ou ainda pela incompatibilidade dos materiais.
2.1.3 Avaliação do Desempenho Funcional
A avaliação funcional de um pavimento relaciona-se à apreciação da superfície dos pavimentos e como a
condição desta influencia no conforto ao rolamento (BERNUCCI, 2008). O desempenho funcional de um pavimento está diretamente relacionado com sua serventia, as irregularidades longitudinais e com a condição de superfície do pavimento.
2.1.4 Defeitos de Superfície
Os defeitos de superfície são os danos na superfície dos pavimentos asfálticos resultantes dos mecanismos de deterioração que podem ser identificados a olho nu e classificados segundo uma terminologia normatizada pelo DNIT (2003a).
O monitoramento desses defeitos é importante e necessário para verificar o estado de conservação dos pavimentos, como também para indicar a melhor solução de manutenção para o caso.
As deteriorações dos pavimentos se iniciam desde o momento em que a estrutura é liberada ao tráfego, neste caso devido a erros existentes no momento de sua execução, ou após um período de utilização pela ação do tráfego, neste caso sendo do próprio desgaste natural de suas estruturas (BERNUCCI, 2008).
Segundo Bernucci (2008) os principais fatores que contribuem para redução da vida da pavimentação asfáltica são: erros de projeto; erros ou inadequações na seleção, na dosagem ou na produção de materiais; erros ou inadequações construtivas; e erros ou inadequações nas alternativas de conservação e manutenção.
Os erros relacionados ao projeto podem ser falhas na contagem do tráfego e com o dimensionamento, os erros relacionados às inequações na seleção de materiais podem ser a seleção incorreta de solo, agregados ou ligante asfáltico, entre os erros e problemas construtivos observa-se espessuras maiores ou menores que as previstas em projeto, compactação inadequada do solo, propiciando deformações e afundamentos, uso de equipamentos de má qualidade, entre outros, e os erros na escolha de alternativas de conservação e manutenção podem favorecer a ocorrência de novas anomalias (BERNUCCI, 2008).
Segundo DNIT (2003a) as principais patologias que se manifestam nos pavimentos asfálticos são:
TRINCAS: são descontinuidades com largura superior às Fissuras (FI), as quais só são visíveis à distância inferiores a 1,5 m, as trincas no revestimento podem ser devido à fadiga ou não (SILVA, 2008). As trincas podem ser isoladas, transversais ou longitudinais ou interligadas, podendo ser em bloco ou do tipo “couro de jacaré”.
AFUNDAMENTOS (A): os afundamentos são derivados de deformações permanentes seja do revestimento asfáltico ou de suas camadas subjacentes, incluindo o subleito, eles são classificados em: afundamentos plásticos (AP) decorrente da fluência plástica de uma ou mais camadas; ou afundamento por consolidação (AC) quando as depressões ocorrem por desinficação diferencial (BERNUCCI, 2008).
CORRUGAÇÕES (O): são várias ondulações transversais ao eixo da via em intervalos menor
que 3 m, são chamadas também de escorregamento de massa (SILVA, 2008). EXSUDAÇÃO (EX): excesso de ligante
betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do ligante através do revestimento (DNIT, 2003a).
DESGASTE OU DESAGRAGAÇÃO (D): decorre do desprendimento de agregados da superfície ou ainda da perda de material betuminoso junto aos agregados (BERNUCCI, 2008).
PANELA (P): é uma cavidade ou buraco que se forma no revestimento e pode atingir a base. Para corrigir esta ocorrência é executado o Remendo (R) de superfície localizado apenas na superfície do revestimento; ou remendo profundo que pode atingir uma ou mais camadas inferiores do pavimento (SILVA, 2008).
ESCORREGAMENTO (E): Deslocamento do revestimento em relação à camada subjacente do pavimento, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua (DNIT, 2003a).
Existem ainda algumas patologias não normatizadas que se manifestam nos pavimentos asfálticos, tais como: polimento caracterizado pela inexistência ou pouca quantidade de agregado na superfície do pavimento, bombeamento de finos que decorre do movimento de terra através das trincas até a superfície do pavimento, e inchamento que ocorre devido à expansão dos constituintes de alguma camada.
2.1.5 Avaliações Funcionais Objetivas
Ao realizar um estudo de uma pavimentação asfáltica, primeiramente deve ser feito um levantamento de suas reais condições, e assim realizar uma avaliação funcional.
Para se verificar a qualidade e grau de utilidade do pavimento asfáltico é necessário realizar uma avaliação de suas funções, devendo ser averiguado suas deformidades e suas possíveis causas, e posteriormente classificar seu estado geral, se utilizando de indicadores numéricos. (BERNUCCI, 2008)
O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2003b e 2003c) estabelece metodologias para a avaliação funcional objetiva dos pavimentos. O procedimento 006/2003 traz recomendações para um levantamento sistemático e atribuição do Índice de Gravidade Global – IGG, objeto de estudo dessa pesquisa, que pode ser empregado em projetos e reforço e geralmente precede e serve de embasamento para o levantamento estrutural (BERNUCCI, 2008). O DNIT ainda traz recomendações através do procedimento 007/2003 para um levantamento que permita a avaliação da condição de superfície em subtrechos homogêneos de rodovias de pavimento flexível e semirrígido para gerência de pavimentos, estudos e projetos.
Em um projeto de restauração o Índice de Gravidade Global reflete as condições e funções dos pavimentos, conceituando-os de acordo com sua condição de superfície e diferenciando os casos e classificando-os. Contudo, em nenhum caso o conceito pode suprir a especificação do valor calculado, pois é possível que
segmentos que apresentem o mesmo conceito possuírem valores de IGG diferentes. (BERNUCCI, 2008).
Dessa forma sempre deve ser analisado o IGG, os conceitos e a referência dos valores calculados, devendo os parâmetros serem avaliados de forma conjunta, e não separadamente. Um projeto de restauração eficiente deve ser precedido de um bom diagnóstico dos defeitos, com avaliações globais, analisando a origem das patologias, sendo que o valor do IGG é um índice que complementa o estudo do caso (BERNUCCI, 2008).
Existem ainda outros métodos de avaliação objetiva, como por exemplo: o método de Vizir, método de simples execução que fornece uma avaliação ao pavimento, com base no tipo (defeitos estruturais e defeitos não relacionados à capacidade estrutural) e na frequência das patologias (TEIXEIRA, 2012). 2.1.6 Outras Avaliações
Outro meio de avaliação das estruturas de pavimentos asfálticos se dá pela avaliação visual, através do Levantamento Visual Contínuo - LVC. O DNIT através do procedimento 008/2003 fixa a metodologia exigida na avaliação visual da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos com base na determinação do valor do Índice de Estado de Superfície – IES. O valor do IES é obtido através do Índice de Gravidade Global Expedito – IGGE, e do Índice de Condição de Pavimentos Flexíveis – ICPF. O ICPF consiste em uma nota atribuída em função da avaliação visual, e o IGGE é calculado através da frequência e gravidade dos defeitos verificados visualmente.
As avaliações funcionais subjetivas são outros procedimentos utilizados para verificação das condições de conforto e suavidade do rolamento dos pavimentos asfálticos também chamado de Valor de Serventia Atual – VSA. Esse grau de conforto consiste em uma escala de valores que varia de 0,0 a 5,0, atribuindo aos pavimentos conceitos que variam de “péssimo” a “ótimo”, respectivamente (DNIT, 2003e).
2.2 Análise Estrutural em função do Desempenho Funcional
2.2.1 Vida Útil do Pavimento
O ciclo de vida de um pavimento se refere ao período para o qual a estrutura foi projetada, no início deste período ele está em seu perfeito estado e apresenta bom desempenho funcional e estrutural, porém com o passar do tempo ele vai se deteriorando, isto ocorre devido a variações climáticas e o próprio uso do pavimento (DNIT, 2006b).
Dessa forma, mesmo que o pavimento não esteja em um estado de total degradação é importante e necessário sempre realizar a manutenção do mesmo, evitando intervenções intensas e dispendiosas e readequando a capacidade estrutural do pavimento quando o tráfego apresentar uma tendência de aumento. Segundo DNIT (2006b) essa readequação é feita embasada na avaliação estrutural da rodovia. 2.2.2 Gatilhos para Restauração
Para definição das atividades de manutenção dos pavimentos é necessário observar os fatores relacionados ao seu desempenho através da determinação de parâmetros de qualidades que orientem as escolhas das atividades para a
recuperação da serventia do pavimento (DNIT, 2006b).
Segundo o DNIT (2006b) os parâmetros observados para decisão da modalidade dos serviços de manutenção são: trincamento (principalmente por fadiga); desgaste; panela ou buracos; afundamento nas trilhas de roda; irregularidade longitudinal; e resistência à derrapagem.
O dimensionamento de reforço para o pavimento se relaciona com o desempenho funcional do pavimento. Os procedimentos A e B (procedimentos de dimensionamento de reforço), normatizados respectivamente pelo DNIT através da PRO 10/79 e PRO 11/79 e o procedimento 159/85 utilizam como base as condições de superfície do pavimento, utilizando como parâmetros de dimensionamento o levantamento superficial recomendado pela DNIT 007/2003 – PRO, a porcentagem de área com trincamento, a porcentagem de área desgastada, Índice de Fissuração – IF, porcentagem de afundamentos plásticos, as medidas de flecha verificadas nas trilhas de roda e o próprio IGG (DNIT, 2006b).
Todos esses parâmetros são obtidos através da avaliação funcional do pavimento por meio da avaliação da superfície. Com isso se percebe que além de indicar a necessidade de avaliações estruturais os dados obtidos com o monitoramento da superfície dos pavimentos fornecem dados para o dimensionamento de reforço.
3 Metodologia
3.1 Local de estudo
Os ensaios foram realizados em uma rodovia rural nas proximidades de Sinop-MT: MT-220, que dá acesso a Juara-MT (Figura 1). Foram avaliados cinco trechos na rodovia, o primeiro trecho (A) localizado próximo ao Centro de Recuperação Ebenézer, o segundo trecho (B) se encontra pouco depois do trevo da MT-220 com a Estrada Nanci, o terceiro trecho (C) situa – se nas proximidades do rio Teles Pires, sentido Sinop-MT – Juara-MT, o quarto trecho avaliado foi na entrada (D) e saída (E) da ponte do Rio Curupy, sentido Sinop-MT – Juara-MT, e o quinto e último trecho avaliado foi na entrada (F) e saída (G) da ponte do Rio Teles Pires, sentido Sinop-MT – Juara-MT.
Figura 1: Vista aérea da Rodovia MT-220. Fonte: Google Earth, (2015).
Os trechos definidos para avaliação foram escolhidos através de uma avaliação visual levando em consideração sua condição de superfície e o conforto de rolamento, conforme recomenda o DNIT (2003c). Cada trecho homogêneo foi subdividido em três subtrechos de 100 metros. Para essa pesquisa os subtrechos foram definidos de forma adjacente, conforme pode ser observado na Figura 12 do Anexo.
3.2 Métodos
3.2.1 Determinação do Índice de Gravidade Global – IGG
A determinação do IGG foi feita nos subtrechos homogêneos definidos em superfícies de avaliação determinadas de acordo com os parâmetros para a escolha dos pontos de estudo segundo a norma DNIT 006 – PRO (2003b) esquematizado na Figura 2. De acordo com DNIT (2003b) em pistas simples as estações são alocadas a cada 20 m, alternadas entre as faixas de rolamento, portanto, em cada faixa a cada 40m. Sendo a superfície de avaliação delimitada por demarcações feitas 3 m antes e 3 m após cada estaca alocada e pela largura da faixa de tráfego.
Figura 2: Estações em pistas simples. Fonte: Bernucci, 2008.
Nas proximidades dos cursos d’água as estações foram demarcadas da seguinte maneira: distanciando 5 metros da entrada e saída da ponte, por causa da laje de concreto que havia em cada entrada e saída, a partir daí demarcando 18 estações, com 6 m de comprimento cada estação, alternadamente entre as pistas de rolamento, mas interligadas, sem deixar espaço entre elas, como mostra a Figura 13 do Anexo.
Em uma planilha conforme Anexo B da Norma DNIT 006/2003 foram anotadas as ocorrências dos defeitos apresentados no revestimento de acordo com suas respectivas terminologias e codificações (DNIT 005/2003 – TER), sendo que toda trinca isolada foi anotada como do tipo 1, e os remendos, independente da sua tipologia (superficial ou profundo) foram anotados apenas como remendos.
Paralelamente à anotação das patologias foi feita a medida e anotação das flechas nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), registrando a maior flecha verificada em cada trilha para cada estação. A medida das flechas foi feita com uma treliça de alumínio, padronizada, que possui uma régua móvel graduada em milímetros de acordo com a Figura 3.
Figura 3: Treliça de alumínio padronizada. Fonte: DNIT, 2003b.
Segundo DNIT (2003b) caso as estações apresentem alguma patologia que dificulte a medida da flecha, a treliça pode ser deslocada, desviando da patologia e permitindo o registro de uma flecha dentro da estação considerada.
A identificação da seção de terraplanagem ocorrente na estação de avaliação se fez da seguinte forma: “A” para seções em aterro; “C” para seções em corte; “SMA” para seção mista lado de aterro; “SMC” para seção mista lado de corte; “CR” para seções de corte em rocha; e PP para pontos de passagem.
Após a realização do inventário das patologias, foi feita a determinação da média e da variância das flechas medidas nas trilhas de roda e a determinação de parâmetros através das equações a seguir para realizar o preenchimento da planilha conforme Anexo C da Norma DNIT 006/2003. O índice de gravidade individual obtido pela TRI e TRE é calculado da seguinte maneira:
• Quando a média aritmética dos valores médios das flechas for menor ou igual a 30, o IGI será igual à média dos valores médios multiplicada por 4/3; quando for maior que 30, o IGI será igual a 40. • Quando a média aritmética das variâncias das flechas for menor ou igual a 50, o IGI será igual à média aritmética das variâncias das flechas; quando for maior que 50, o IGI será igual a 50.
3.2.2 Frequência relativa
A frequência relativa (fr) é obtida através da Equação 1.
n
100
f a
=
f
r
(Equação 1) Em que:fa: frequência absoluta, corresponde ao número de vezes em que a ocorrência foi verificada;
n: número de estações inventariadas. 3.2.3 Índice de Gravidade Individual - IGI
O Índice de Gravidade Individual - IGI é calculado para cada uma das ocorrências inventariadas através da Equação 2.
IGI
=
f
r
f
p (Equação 2) Onde:fr: frequência relativa;
fp: fator de ponderação, definido de acordo a Tabela 1;
Tabela 1. Valor de Ponderação
Ocorrência Tipo
Codificação de
ocorrências de acordo
com a Norma DNIT
005/2002-TER “Defeitos
nos 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 o 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, 2003b
3.2.4 Índice de Gravidade Global - IGG
O Índice de Gravidade Global é definido pelo somatório dos Índices de Gravidade Individuais das ocorrências verificadas (Equação 3).
IGI
=
IGG
(Equação 3)
Com a finalidade de conferir ao pavimento inventariado um conceito que retrate o grau de degradação atingido, é definida a correspondência apresentada na Tabela 2.
Tabela 2. Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG Conceitos Limites Ótimo 0 < IGG ≤ 20 Bom 20 < IGG ≤ 40 Regular 40 < IGG ≤ 80 Ruim 80 < IGG ≤ 160 Péssimo IGG > 160 Fonte: DNIT, 2003b
3.2.5 Inventário das condições de superfície de avaliação
O levantamento para o inventário das condições de superfície foi feito nos subtrechos homogêneos definidos em superfícies de avaliação determinadas de acordo com os parâmetros para a escolha dos pontos de estudo segundo a norma DNIT 007 – PRO (2003c) esquematizado na Figura 14 do Anexo. De acordo com DNIT (2003c) as superfícies de avaliação são posicionadas nos 6 metros finais e iniciais de cada segmento homogêneo com 100 metros de comprimento, sendo a superfície de avaliação delimitada pela largura da pista de rolamento. Totalizando em 6 superfícies de avaliação por segmento homogêneo, sinalizadas com A, B, C, D, E, e F.
Nessas superfícies foi feito o levantamento das patologias anotando o comprimento das trincas e área afetada pelas demais patologias. Assim como na determinação do IGG foi feita as medidas das flechas nas trilhas de roda com a treliça padrão, anotando o maior valor verificado em cada trilha. O registro das medidas de flecha e a representação esquemática da área das patologias foram feitos preenchendo o formulário apresentado no Anexo C da Norma DNIT 007/2003.
4 Apresentação e análise dos resultados
Foram avaliados de forma objetiva os aspectos funcionais dos trechos analisados da rodovia MT-220, através do levantamento das condições de superfície e do cálculo do índice de gravidade global.
A pesquisa foi realizada nos dias 27 de janeiro, e 23 de fevereiro de 2016, sendo coletados dados referentes à ocorrência e classificação das patologias, medições de trilha de rodas, além da medição das áreas de influências destas.
4.1 Índice de Gravidade Global - IGG
Os valores do índice de gravidade global para os subtrechos homogêneos (A, B e C) estão apresentados na Tabela 3.
Tabela 3. Índices gerados nos subtrechos homogêneos
Subtrechos
A B C MÉDIA
Defeito IGI IGI IGI IGI
(FC-1) FI, TTC, TTL, TLC, TLL, TRR 1,25 2,50 0,00 1,88 (FC -2) J, TB 6,25 3,13 6,25 5,21 (FC -3) JE, TBE 25,00 40,00 45,00 55,00 ALP, ATP, ALC,
ATC 16,88 45,00 16,88 26,25 O, P, E 43,75 18,75 25,00 29,16 EX 9,38 25,00 31,25 21,87 D 30,00 30,00 18,75 26,25 R 18,75 0,00 22,50 20,66 Média Aritmética dos valores médios das flechas nas TRI e
TRE
10,22 8,51 8,78 9,17
Média Aritmética das variâncias das flechas nas
TRI e TRE
2,76 0,51 0,33 1,20
∑ IGI = IGG 164,24 173,40 174,74 170,79
Fonte: Autor, 2016
Pelo exposto é possível observar que de fato os trechos A, B e C são homogêneos, pois apresentam valores de IGG muito próximos e que caracterizam a condição do pavimento como péssima (IGG > 160). Comparando os valores verificados por Almeida e Dalla Riva (2013), na mesma rodovia e no mesmo trecho, é possível verificar que a deterioração média da rodovia, com base no IGG, em aproximadamente dois anos teve um aumento de aproximadamente 90,50%, evidenciando a ausência de serviços de manutenção.
Nas proximidades das pontes os valores do índice de gravidade global para os subtrechos (D e E) estão apresentados na Tabela 4, e dos subtrechos (F e G) na Tabela 5.
Tabela 4. Índices gerados nos subtrechos das pontes
Subtrechos
D E MÉDIA
Defeito IGI IGI IGI
(FC-1) FI, TTC, TTL, TLC, TLL, TRR
1,11 8,88 4,99
(FC -2) J, TB 8,34 5,55 6,95 (FC -3) JE, TBE 62,23 35,55 48,89 ALP, ATP, ALC, ATC 45,00 39,99 42,50
O, P, E - 16,67 16,67
EX 30,55 33,34 31,95
D 3,33 9,99 6,66
R 43,33 3,34 23,34
Média Aritmética dos valores médios das flechas
nas TRI e TRE
8,00 11,67 9,84 Média Aritmética das
variâncias das flechas nas TRI e TRE
0,39 0,35 0,37
∑ IGI = IGG 202,28 165,33 192,17
Fonte: Autor, 2016
Tabela 5. Índices gerados nos subtrechos das pontes
Subtrechos
F G MÉDIA
Defeito IGI IGI IGI
(FC-1) FI, TTC, TTL, TLC, TLL, TRR
10,00 4,44 7,22
(FC -2) J, TB - - -
(FC -3) JE, TBE 22,22 17,78 20,00 ALP, ATP, ALC, ATC 5,00 - 5,00
O, P, E - 38,88 38,88
EX 33,34 38,89 36,12
D 20,00 24,99 22,46
R 10,00 13,33 11,67
Média Aritmética dos valores médios das flechas nas TRI e TRE
9,78 10,15 9,97
Média Aritmética das variâncias das flechas
nas TRI e TRE
0,12 0,18 0,15
∑ IGI = IGG 110,46 148,64 151,47
Fonte: Autor, 2016
Analisando os valores do índice de gravidade global encontrados no trecho D e E, percebe-se que a condição da rodovia nas proximidades do Rio Teles Pires é péssima (IGG > 160), e nos trechos F e G, proximidades do Rio Curupy a condição da rodovia pelo IGG é definida como ruim (80 < IGG > 160). Entretanto, a deterioração na superfície do pavimento nas entradas e saídas das pontes analisadas é bem mais intensa que nos subtrechos homogêneos da rodovia, apresentadas nas Figuras 4 a 6.
Figura 4: Exemplo de patologias nas entradas e saídas das pontes analisadas. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 5: Exemplo de patologias nas entradas e saídas das pontes analisadas. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 6: Exemplo de patologias nas entradas e saídas das pontes analisadas. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016. Essa deterioração decorre principalmente pelo nível do lençol freático nas proximidades dos rios. A presença de água na fundação e na estrutura do pavimento pode ter origem na subida das águas subterrâneas, por capilaridade, propiciando a variação de volume do solo de fundação e problemas de assentamentos diferenciais, tal acontecimento pode gerar defeitos com: ondulações e depressões na superfície do pavimento (MAGANINHO ET. AL.2014).
4.2 Cálculo do grau de deterioração do pavimento
O cálculo do grau de deterioração do pavimento foi feito de acordo com as informações coletadas através da realização do inventário das condições de superfície conforme os critérios estabelecidos pela norma DNIT-PRO 007/2003. As ocorrências das patologias e o somatório das áreas afetadas por elas em cada superfície de avaliação para levantamento do inventário das condições de superfície nos
subtrechos homogêneos (A, B e C) estão esquematizados na Tabela 6.
Tabela 6. Área das patologias no subtrecho A, B e C
Subtrechos
A B C
Tipo de Defeito Área
(m²) Área (m²) Área (m²) Desgaste 105,00 189,00 168,00 Remendo 24,84 0,88 0,96 Trincas Isoladas 0,013 0,00 0,00 Trincas interligadas 5,23 3,78 1,38 Total 135,08 193,66 170,34 Fonte: Autor, 2016
As patologias com maior índice de ocorrência na MT - 220 foram: desgaste, exsudação, panelas, remendos e trincas isoladas, conforme as Figuras 7 a 10.
Figura 7: Exemplo de Desgaste e Trincas Interligadas encontrados nos subtrechos. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 8: Exemplo de Exsudação encontrada nos subtrechos. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 9: Exemplo de Panelas encontradas nos subtrechos. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 10: Exemplo de Remendo associado à um escorregamento encontrado nos subtrechos.
Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Dos 252 metros quadrados avaliados em cada subtrecho homogêneo, a área afetada pelas patologias no subtrecho A corresponde a 53,60% da área total avaliada, no subtrecho B 76,84%, e no subtrecho C 67,60%. Comparando os valores obtidos por Almeida e Dalla Riva (2013), na mesma rodovia e no mesmo trecho, é possível verificar que a área de deterioração da rodovia nas estações avaliadas, em dois anos teve um aumento de considerável de 352,72%, comprovando um aumento no grau de degradação do pavimento já verificado na avaliação do valor do índice de gravidade global. Enquanto o IGG dobra de valor, o índice de área afetada praticamente triplica.
Dessa forma embora o IGG seja empregado para classificar o estado geral de um determinado trecho homogêneo de pavimento, é possível verificar limitações do método pelo fato de não levar em conta o nível de severidade, mas apenas o tipo de patologia (exceto para as trincas); considerar apenas o número de ocorrências e não a sua área de abrangência, não levar em consideração o volume de tráfego e o peso das cargas transportadas, fatores climáticos, entre outros (Almeida e Dalla Riva, 2013).
4.2.1 Análise das flechas nas trilhas de roda
Devido ao fato do método de avaliação através do IGG apresentar limitações para avaliação da deterioração das condições da rodovia nas proximidades das pontes, optou-se por avaliar o estado de deterioração por meio das deformações nas trilhas de roda. A Tabela 7 apresenta os valores médios das deformações verificadas nas trilhas de roda para os subtrechos homogêneos.
Tabela 7. Valores médios das flechas nas trilhas de roda verificadas nos subtrechos homogêneos. Trilha de
Roda
Média das flechas (mm)
Variação (%) 20131 2016 T R E 4,75 10,77 126,74 T R I 2,02 3,27 61,88 Fonte: Autor, 2016
A média dos valores das flechas nas TRI teve um aumento de 61,88% se comparados com os valores verificados por Almeida e Dalla Riva (2013), e a média das TRE um aumento de 126,74%. Esse aumento
elevado da deformação média em dois anos pode ter sido causada pelo fato do pavimento ter atingido sua fase de fadiga.
A Tabela 8 apresenta os valores médios das deformações nas trilhas de roda obtidos nos subtrechos homogêneos nas superfícies de avaliação próxima à ponte sobre o rio Curupy.
Tabela 8. Valores médios das flechas nas trilhas de roda verificadas nas superfícies de avaliação próximas à ponte
sobre o Rio Curupy. Trilha
de Roda
Média das flechas (mm)
Homog. D 𝛥% E 𝛥%
T R E 10,77 9,78 10,12 12,72 18,11 T R I 3,27 3,83 17,13 4,77 45,87
Fonte: Autor, 2016
A Tabela 9 expõe os valores médios das deformações nas trilhas de roda verificados nos subtrechos homogêneos e nas superfícies de avaliação próxima à ponte sobre o rio Teles Pires.
Tabela 9. Valores médios das flechas nas trilhas de roda verificadas nas superfícies de avaliação próximas à ponte
sobre o Rio Teles Pires. Trilha
de Roda
Média das flechas (mm)
Homog. F 𝛥% G 𝛥%
T R E 10,77 10,88 1,02 11,58 7,52 T R I 3,27 3,77 15,29 4,52 38,22
Fonte: Autor, 2016
Comparando os valores médios das flechas na trilha de roda externa e interna dos subtrechos homogêneos com o trecho D e E verifica-se um aumento das deformações nas trilhas de roda através das flechas verificadas nas trilhas de roda. Entretanto o aumento no subtrecho E é maior devido à rodovia ser um dos principais meios de escoamento da produção da região que é feito por veículos pesados. A diferença dos valores de deformação na entrada e saída das pontes se deve ao fato de que os veículos que seguem no sentido Juara/Sinop, na maioria das vezes estão carregados e ao se aproximarem da entrada das pontes há a necessidade de redução de velocidade por meio da frenagem, causando um impacto no pavimento e quando retornam no sentido Sinop/Juara estão descarregados, portanto, o impacto gerado é menor.
Observando os valores médios das flechas nas trilhas de roda dos subtrechos F e G e comparando com a deformação média na trilha de roda nos subtrechos homogêneos também é possível verificar um aumento. Para essa ponte existe uma deformação maior no subtrecho G que se refere à saída da ponte no sentido Sinop/Juara.
A diferença entre a média das medidas das deformações das flechas de trilha de roda interna e externa das faixas de tráfego na entrada e na saída das duas pontes avaliadas pode ser atribuída à variação das cargas incidentes em cada subtrecho e das características do tráfego ao longo do trecho avaliado na rodovia. Observando os valores das
Tabelas 7, 8 e 9 é possível verificar que a deformação média das TRE são superiores à deformação média das TRI.
A diferença entre os valores obtidos nas TRI e TRE se deve ao fato de que a deformação gerada pelos veículos no pavimento é maior nas áreas da pista mais próximas ao acostamento, que supostamente se dá em função da drenagem deficiente (ausência de dispositivos de drenagem) e da maior infiltração de água.
Entretanto comparando os valores encontrados nos trechos D, E, F e G, com os subtrechos homogêneos, observa-se que houve um aumento considerável de 29,05% para as medidas das flechas das TRI, de 4,36% para as TRE dos subtrechos nas proximidades das pontes em relação aos subtrechos homogêneos (A, B e C), que ocorre devido as diferentes condições que levam as deformações do material nesse ponto. Em função das limitações do método do IGG e da deterioração elevada da rodovia a avaliação do estado da rodovia nas proximidades das pontes é limitada. Avaliando de forma isolada o índice gravidade individual nas trilhas de roda, a variação do valor à medida que se afasta da ponte tem um comportamento típico apresentado no gráfico da Figura 11. Entretanto esse comportamento sofre influencia da deterioração da rodovia, não podendo ser estabelecido como um padrão.
Figura 11: Representação das variações do IGI nas proximidades das pontes. Fonte: Arquivo Pessoal, 2016. 5 Conclusão
De acordo com a avaliação dos valores dos índices de gravidade global o estado geral da rodovia é classificado como péssimo, e comparando esses valores com os verificados por Almeida e Dalla Riva (2013) verifica-se uma evolução considerável, indicando que supostamente o pavimento atingiu seu estado de fadiga.
Apesar da porcentagem área deteriorada por trincas por fadiga ser menor que 20%, foram verificados afundamentos na trilha de roda maiores que 12 mm, que segundo o DNIT (2006b) é um indicativo de comprometimento estrutural.
Assim como verificado por outros autores o método apresentou limitações, principalmente pela elevada deterioração da rodovia, não devendo ser utilizado de
forma isolada como parâmetro de avaliação de pavimentos.
Todavia as deformações nas trilhas de roda serviram de parâmetro para avaliar a deterioração nos subtrechos nas proximidades das pontes, onde a deformação média chega a ser 45% superior que as deformações nos subtrechos homogêneos.
Neste sentido conclui-se que em função do grau de deterioração os trechos estudados necessitam de reforços, e reconstruções localizadas, principalmente nas cabeceiras das pontes.
6 Sugestões para trabalhos futuros
Através das discussões apresentadas, surgem algumas recomendações para trabalhos futuros: mapear o nível do lençol freático nas proximidades das cabeceiras de pontes rodoviárias associado a uma análise temporal do comportamento estrutural do pavimento inclusive nas proximidades das cabeceiras de pontes.
Agradecimentos
Agradeço a Deus, por me dar forças e abençoar durante essa caminhada.
Aos meus familiares, em especial aos meus pais, Suelício Carlos da Silva e Maria Lázara da Silva, ao meu irmão Calebe Benjamim da Silva, e a minha namorada Priscilla Camargo Rozeguini, que me apoiaram e incentivaram nos momentos mais complicados dessa longa jornada.
Aos meus colegas de graduação que me ajudaram e compartilharam seus conhecimentos durante todos esses anos de graduação.
Aos Professores Raul Tadeu Lobato Ferreira e Ana Elza Dalla Roza, pela paciência e pela orientação, prestada no desenvolvimento dessa pesquisa, e ainda aos acadêmicos Bruno Michel Horn e Charles Giacomini Bonfanti que me auxiliaram na coleta dos dados. Além de todos os professores e colegas que me auxiliaram na formação acadêmica.
E, por último, agradeço à Universidade do Estado de Mato Grosso campus de Sinop, pela oportunidade de crescimento profissional e de caráter.
Referências
ALMEIDA, F. M.; DALLA RIVA, R. D. Avaliação de Patologias em Subtrechos da MT-220. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), Universidade do Estado de Mato Grosso. Sinop, 2013, 9p.
BERNUCCI, L.B.; MOTTA, L.M.G.; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. Pavimentação Asfáltica. Rio de Janeiro: PETROBRÁS, ABEDA, 2008, 403p.
DNIT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de Pavimentação. 3. ed. Rio de Janeiro, 2006a. 93p.
______. Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos. 3. ed. Rio de Janeiro, 2006b. 39p.
______. Manual de Recuperação de Pavimentos Rígidos. 3. ed. Rio de Janeiro, 2010. 25p.
______. DNIT 005/2003 - PRO - Defeitos nos pavimentos flexíveis e semirrígidos - Terminologia. Rio de Janeiro, 2003a.
______. DNIT 006/2003 - PRO - Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003b.
______. DNIT 007/2003 - PRO - Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de pavimentos flexíveis e semirrígidos para gerência de pavimentos e estudos e projetos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003c.
______. DNIT 008/2003 - PRO - Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003d.
______. DNIT 009/2003 - PRO - Avaliação subjetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003e.
GOOGLE. Software Google Earth. Disponível em: <http://earth.google.com/intl/pt/>. Acesso em: 03 nov. 2015.
MAGANINHO ET. AL. Localização de Patologias de Origem Geotécnica em Pavimentos Rodoviários com Recursos a BDE e SIG. Universidade da Beira Interior. Covilhã, Portuga, 2014.
MAITELLI, G. T. Interações atmosfera-superfície. In: MORENO, G; HIGA, T. C. S. (Org.). Geografia de Mato Grosso: Território, sociedade, ambiente. Cuiabá: Entrelinhas, 2005. cap 13, p. 238-249.
OLIVEIRA, M. B., CHAGAS, S. E. A., SOUZA, J. B. S. A importância Regional de Sinop no Norte Mato-Grossense. Porto Alegre – RS: Anais - XVI Encontro Nacional de Geógrafos, 2010. 5 p.
SILVA, P. F. A., Manual de Patologia e Manutenção de Pavimentos, 2ª ed. São Paulo: PINI, 2008. 29p.
SOUZA, M. J. Patologias em Pavimentos Flexíveis. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), Universidade Anhembi Morumbi. São Paulo, 2004, 65 f.
TEIXEIRA, J. H. Algumas de Metodologias de Avaliação de Pavimentos de Baixo Volume de Tráfego. Trabalho de Graduação (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2012, 54 f.
Figura 12. Identificação dos subtrechos homogêneos. Fonte: Arquivo Pessoal, 2015.
Figura 13. Subtrechos homogêneos de 108 m (Disposição das estações para o cálculo do IGG). Fonte: Arquivo Pessoal, 2016.
Figura 14. Três Subtrechos homogêneos de 100 m (Disposição das estações para a elaboração do inventário das condições de superfície).
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015. ANEXO
