ANA PAULA LIPINSKI ORELLANA ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS PARA O INVENTÁRIO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS VISANDO A RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA

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1 ANA PAULA LIPINSKI ORELLANA ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS PARA O INVENTÁRIO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS VISANDO A RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA JOINVILLE 2015

2 ANA PAULA LIPINSKI ORELLANA ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS PARA O INVENTÁRIO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS VISANDO A RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Departamento de Engenharia Civil, do Centro de Ciências Tecnológicas, da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial à aquisição do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Profª Eng. Claudia Celene Zago Nery. JOINVILLE 2015

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4 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente, aos meus pais, Carlos Alejandro Orellana Morales e Ingetraud Lipinski Orellana, pela educação, dedicação e persistência passados a mim, por sempre me incentivarem e acreditarem em mim nas horas difíceis. A vocês eu devo tudo. Agradeço ao meu amado companheiro, Deividi Silva, pelo seu apoio incondicional, paciência, amor e incentivo. Obrigada por estar sempre ao meu lado. À minha orientadora Claudia Celene Zago Nery, por ter aceitado me orientar durante esse ano de dedicação ao presente trabalho e, principalmente pelo aprendizado diário que obtive. Aos professores Edson e Miguel, por terem aceitado fazer parte da banca examinadora deste trabalho. À esta universidade e a todos os professores, que generosamente compartilharam seu conhecimento para a construção da minha formação. Às minhas amigas Alessandra, Amanda, Ana Elisa e Juliane que sempre estiveram presentes durante esta caminhada. E por fim, agradeço a Deus pela sua proteção e por sempre me guiar.

5 RESUMO A restauração dos pavimentos é necessária para garantir a qualidade da estrutura do pavimento, intervindo antes que o pavimento seja totalmente danificado, evitando com que acabe com a sua vida útil. O levantamento de defeitos tem por finalidade avaliar o estado de conservação dos pavimentos, no qual através de um diagnóstico, podese analisar a melhor alternativa de restauração, em conjunto com os demais levantamentos. O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT, dispõe de metodologias publicadas em 2003 para o levantamento de defeitos do pavimento. Atualmente, já estão disponíveis novos equipamentos que conferem maior agilidade e precisão nestes inventários de defeitos. Buscou-se dados no DEINFRA para análise de uma Rodovia que foi inventariada por essas novas tecnologias. O segmento em estudo está localizado na Rodovia SC-108 trecho entre Massaranduba e Guaramirim e possui comprimento total de três quilômetros. Para a análise dos defeitos, fez-se comparações entre a metodologia global que envolve os defeitos de toda a pista de rolamento e para a metodologia do DNIT 006/2003. Verificou-se diferenças entre as metodologias e posteriormente, aplicou-se procedimentos para o dimensionamento do reforço para várias simulações. Palavras chaves: Restauração. Pavimento. Defeitos. Dimensionamento. Reforço

6 ABSTRACT Pavement restoration is needed for ensuring pavement structure quality, intervening before it is damaged beyond repair, with that avoiding ending its lifetime. The goal for making up the defects inventory is to evaluate the pavement s conservation state, which by diagnosis can analyze the best alternative for repairing, together with the other resources. The National Department of Infrastructure and Transportation DNIT, disposes of methodologies, published on 2003, for measuring pavements defects. Nowadays there are new technologies available for doing these measurements, which provide more agility and precision on building defects inventory. Data was searched on DEINFRA s database for analysis on a highway that has been inventoried by one of those new technologies. The stretch studied is located on the highway SC-108, between Massaranduba and Guaramirim, and has a total length of three kilometers. For the defects analysis, comparisons were made between the global methodology that involves defects on the entire highway lane and the methodology from DNIT 006/2003. The differences were checked between theses analysis and later procedures were applied for pavement reinforcement sizing on several simulations. Keywords: Restoration. Pavement. Defects. Sizing. Reinforcement.

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Trincas transversais Figura 2 Fendas: Trincas interligadas Figura 3 Afundamento plástico nas trilhas de roda Figura 4 Afundamento por consolidação nas trilhas de roda Figura 5 Ondulação Figura 6 Escorregamento Figura 7 Exsudação Figura 8 Desgaste Figura 9 Panela Figura 10 Treliça metálica para afundamento em trilhas de roda Figura 11 Localização das superfícies de avaliação Figura 12 Identificação de subtrechos homogêneos Figura 13 Superfície de avaliação Figura 14 Exemplo de preenchimento da ficha de levantamento Figura 15 Equipamento para visualização do pavimento em 3D Figura 16 Exemplo de identificação automática dos defeitos Figura 17 Exemplo de levantamento dos defeitos Figura 18 Equipamento Pavement Scanner Figura 19 Equipamento AMAC Figura 20 Equipamento Pathway 3D Figura 21 Esquema do simulador de quarto-de-carro Figura 22 Esquema do sensor de deslocamentos verticais Figura 23 Diagrama em blocos do quantificador de irregularidade Figura 24 Veículo com Perfilômetro a laser Figura 25 Deflexão gerada pelo carregamento Figura 26 Posicionamento da viga Benkelman e da prova de carga Figura 27 Esquema de um defletômetro de impacto Figura 28 Representação do deflectômetro de impacto Figura 29 Equipamento GPR Figura 30 Exemplo de informações coletadas pelo equipamento Figura 31 Delimitação de segmentos homogêneos Figura 32 Estrutura de referência do TECNAPAV... 65

8 Figura 33 Segmento disponibilizado Figura 34 Segmento em estudo Figura 35 Início do segmento em estudo Figura 36 Sentido das Faixas Figura 37 Relatório de defeitos Faixa Figura 38 Relatório de defeitos Faixa Figura 39 Medidas das deflexões Faixa Figura 40 Medidas das deflexões Faixa Figura 41 Irregularidade da Faixa Figura 42 Irregularidade Faixa Figura 43 Avaliação do Pavimento Faixa Figura 44 Avaliação do Pavimento Faixa Figura 45 Cálculo da expansão para trinca isolada Figura 46 Cálculo da expansão para trinca isolada do primeiro quilômetro Figura 47 Defeitos da Rodovia SC Figura 48 Defeitos do segmento em estudo Figura 49 Cálculo número N para a malha Estadual de Santa Catarina... 93

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Codificação e classe das fendas Tabela 2 Codificação e classe dos defeitos Tabela 3 Formulário de inventário Tabela 4 Fator de ponderação Tabela 5 Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG Tabela 6 Cálculo do IGG Tabela 7 Frequência dos defeitos Tabela 8 Conceitos do ICPF Tabela 9 Cálculo do IGGE Tabela 10 IES Índice do Estado da Superfície do pavimento Tabela 11 Condição do pavimento quanto a irregularidade de rodovias pavimentadas Tabela 12 Classificação de Veículos adotada pelo DNER Tabela 13 Fatores de Equivalência de Carga da AASHTO Tabela 14 Fatores de Equivalência de Carga do USACE Tabela 15 Valores de z em função do número de valores n Tabela 16 Critério para Avaliação Estrutural Tabela 17 Classificação dos solos Tabela 18 Somatório dos defeitos Faixa global Tabela 19 Somatório dos defeitos Faixa global Tabela 20 Defeitos Conforme DNIT 006/ Tabela 21 Defeitos Globais Tabela 22 Erro relativo três quilômetros Tabela 23 Defeitos primeiro quilômetro Tabela 24 Defeitos globais primeiro quilômetro Tabela 25 Erro relativo primeiro quilômetro Tabela 26 Defeitos segundo quilômetro Tabela 27 Defeitos Globais segundo quilômetro Tabela 28 Erro relativo segundo quilômetro Tabela 29 Defeitos terceiro quilômetro Tabela 30 Defeitos globais terceiro quilômetro Tabela 31 Erro relativo terceiro quilômetro... 84

10 Tabela 32 Cálculo de valores acumulados das diferenças para IRI Faixa Tabela 33 Cálculo de valores acumulados das diferenças para IRI Faixa Tabela 34 Cálculo de valores acumulados das diferenças para deflexões Faixa 187 Tabela 35 Cálculo de valores acumulados das diferenças para deflexões Faixa 588 Tabela 36 Segmentos Homogêneos Tabela 37 Determinação valor característico da deflexão D0 (x0,01mm) Tabela 38 Determinação do valor característico da irregularidade IRI (m/km) Tabela 39 Conversão Deflexões Tabela 40 Resultados do dimensionamento do reforço através do Método TECNAPAV... 94

11 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Gráfico IRI faixa esquerda Gráfico 2 Gráfico Deflexões faixa esquerda Gráfico 3 Gráfico IRI faixa direita Gráfico 4 Gráfico Deflexões faixa direita... 90

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos REVISÃO PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Definições Camadas do Pavimento RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Definições Processos de Degradação do Pavimento AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE Defeitos dos Pavimentos Fendas Afundamento Ondulação/Corrugação Escorregamento Exsudação Desgaste Panela ou buraco Remendo Outros tipos de defeitos Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos Avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo Levantamento visual contínuo... 38

13 2.3.6 Avaliação da serventia Novas metodologias de inventário dos defeitos do pavimento com uso de equipamentos 3D AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DA IRREGULARIDADE LONGITUDINAL Medição da Irregularidade no Brasil Equipamentos de Medição da Irregularidade AVALIAÇÃO ESTRUTURAL Definições Ensaios Destrutivos Ensaios Não Destrutivos Vigas de Medição de Deflexão Equipamentos Dinâmicos de Vibração Equipamentos Dinâmicos de Impacto Ground Penetrating Radar (GPR) Relação entre FWD e Viga Benkelman Raio de Curvatura AVALIAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES DE TRÁFEGO Projeção do VDM Carregamento da frota Número N DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS EM SEGMENTOS HOMOGÊNEOS DE PAVIMENTOS Definição de segmentos homogêneos Deflexão característica de um segmento homogêneo MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DO PAVIMENTO Método DNER-PRO 11/ Método DNER-PRO 269/

14 2.8.3 Método DNER-PRO 159/ METODOLOGIA ESTUDO EXPERIMENTAL OBTENÇÃO DOS DADOS ANÁLISE DOS DEFEITOS DIVISÃO EM SEGMENTOS HOMOGÊNEOS CÁLCULOS DOS VALORES CARACTERÍSTICOS DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO MÉTODO DNER-PRO 269/ Conversão da Deflexão de FWD para Viga Benkelman Dimensionamento TECNAPAV DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DNER-PRO 159/ Dimensionamento DNER-PRO 159/85 Situação III Dimensionamento DNER-PRO 159/85 Situação I CONCLUSÃO REFERÊNCIAS...99 APÊNDICE A APÊNDICE B APÊNDICE C APÊNDICE D APÊNDICE E...112

15 14 1 INTRODUÇÃO 1.1 JUSTIFICATIVA A precariedade das condições de trafegabilidade das rodovias e os escassos serviços de manutenção das mesmas, vêm sofrendo críticas pelos usuários. São os usuários que sofrem diretamente as consequências do estado da rodovia, da presença de buracos e dos defeitos em geral. Parte das soluções que se tem buscado são de caráter provisório ou de curto prazo, causados pela falta de recursos, falta de cultura de investir em infraestrutura e na manutenção do patrimônio (DANTAS; BERNUCCI, 2009). Rodovias em boas condições não exigem atividades de manutenção de grande vulto e propiciam conforto e segurança aos usuários. Investimentos na melhoria das condições de rodovias trazem vantagens na eficiência logística, diminuição do custo de transporte, menor poluição ambiental e facilita a integração nacional (ECHEVERRIA, 2011). O principal objetivo da pavimentação é garantir aos usuários conforto e segurança ao rolamento, independente da época do ano e das condições climáticas. As estruturas dos pavimentos são dimensionadas da forma mais econômica, para poder suportar os esforços oriundos das cargas e condições climáticas, sem que apresentem deterioração de modo prematuro. No decorrer do tempo, o pavimento sofre diversos tipos de esforços, podendo causar danificação e deterioração em sua estrutura, desse modo, provoca desconforto e problemas consequentes ao veículo, causando maiores gastos e prejuízos ao usuário. Para satisfazer o conforto ao usuário, o estado da superfície do pavimento é o mais importante e deve estar sempre em boa qualidade. O manual do DNIT (2006) conceitua os termos empregados na área de Manutenção Rodoviária, através da Norma TER- 02/79, da seguinte forma: Conservação Rodoviária, dividida em três modalidades: Corretiva Rotineira, Preventiva Periódica e de Emergência; Recuperação do pavimento (através de restauração ou reabilitação); Melhoramento que pode ser de Complementação e Modificação.

16 15 O crescimento do transporte rodoviário nas últimas décadas, a escassez de recursos para o financiamento da manutenção das estradas e a necessidade de oferecer um sistema rodoviário seguro e econômico são fatores decisivos que acenam com a necessidade de se realizar a restauração dos pavimentos (RAMOS, 2009). A restauração dos pavimentos é necessária para sempre garantir a melhor qualidade para a sua estrutura e intervir antes que o pavimento seja totalmente danificado acabando com sua vida útil. Para isso existem diversas metodologias, onde estuda-se o levantamento dos dados do pavimento existente, este estudo é realizado através de uma avaliação funcional e uma avaliação estrutural, podendo desse modo identificar os tipos de problemas e sua possível restauração (BERNUCCI, et al., 2010). Devido à importância em estudar a qualidade dos pavimentos e sua possível restauração para conforto e segurança, esta pesquisa se justifica já que analisa novos equipamentos e processos para o inventário do pavimento, utilizando uma metodologia recente que está sendo aplicada em Santa Catarina, comparando com os métodos tradicionais de levantamento descritos pelas normas do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT.

17 OBJETIVOS Objetivo Geral O objetivo geral deste trabalho é estudar e comparar processos de levantamento das condições de superfície de pavimentos flexíveis, visando a restauração rodoviária Objetivos Específicos Estudar metodologias para o inventário da Rodovia; Estudar um segmento de rodovia inventariado pelo DEINFRA/SC- Departamento Estadual de Infraestrutura com o equipamento SCAN VIAS 3D; Estabelecer comparações entre as porcentagens de áreas defeituosas do pavimento empregando como base o levantamento global dos defeitos da rodovia e o levantamento realizado pelo procedimento do DNIT 006/ PRO; Calcular conforme os dados obtidos o dimensionamento de reforço do pavimento pelo método do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), PRO-269/94 TECNAPAV; Calcular o dimensionamento do reforço pela metodologia DNER-PRO 159/85; Através do procedimento DNER-PRO 159/85, empregar equações de desempenho para calcular a evolução do trincamento do pavimento existente; Obter comparações acerca dos dimensionamentos realizados e discutir os resultados.

18 17 2 REVISÃO 2.1 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Definições Pavimento é a estrutura construída sobre a terraplenagem, visando o melhor conforto no deslocamento do veículo, garantia de mais segurança em condições de pista úmida ou molhada e garantia do melhor conforto ambiental em vias urbanas e rurais (BALBO, 2007). Segundo Bernucci et al. (2010), pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, destinada a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, propiciando aos usuários melhores condições de rolamento, conforto, economia e segurança. Um pavimento pode ser definido como uma estrutura formada por múltiplas camadas capazes de suportar a ação danosa do tráfego e do meio ambiente (VASSOLER; CHONG; SPECHT, 2011, p. 265). Pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações não o levam até o rompimento, são dimensionados normalmente a compressão e a tração na flexão (SENÇO, 2008). Conforme Balbo (2007), pavimentos flexíveis são aqueles em que a absorção de esforços se obtém de forma dividida entre várias camadas, encontrando as tensões verticais em camadas inferiores, concentradas em regiões próximas da área de aplicação da carga. Os pavimentos flexíveis têm como camadas principais, aquelas que têm o asfalto como o cimento, são as que suportam as maiores cargas transmitidas, e promovem a capacidade de recuperação elástica, resistência ao cisalhamento e abrasão (MELO, 2008) Camadas do Pavimento De acordo com Balbo (2007), o pavimento é composto por camadas sobrepostas de diferentes materiais compactados, com objetivo de atender estrutural

19 18 e operacionalmente ao tráfego, com o mínimo custo possível e grande durabilidade, com obrigatoriedade de serviços de manutenção preventiva, corretiva e de reabilitação. As estruturas de pavimentos são projetadas para resistirem a numerosas solicitações de carga, dentro do período de projeto, sem que ocorram danos estruturais fora do aceitável e previsto (BERNUCCI, et al., 2010, p.339). A estrutura do pavimento recebe e transmite esforços sobre as camadas inferiores, que normalmente possuem resistência menor. Todas as camadas devem trabalhar conforme suas características, de modo que não ocorram processos de rupturas ou danificações prematuras nos materiais que constituem as camadas do pavimento (BALBO, 2007). Segundo Senço (2008), a pressão aplicada na estrutura do pavimento é reduzida com a profundidade, portanto as camadas superiores estão submetidas a pressões maiores, exigindo materiais de melhor qualidade. Os pavimentos flexíveis geralmente são compostos por uma camada superficial asfáltica chamada revestimento, que se apoia sobre as camadas de base, sub-base e de reforço do subleito (BERNUCCI, et al., 2010). Com base nos estudos de Balbo (2007), subleito é o terreno de fundação do pavimento, todos os esforços sofridos na superfície serão aliviados em sua profundidade. Deverá ser constituído de material natural consolidado e compactado. Regularização é uma camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e destinada a conformá-lo, transversal e longitudinalmente (SENÇO, 2008). Reforço do subleito é uma camada de solo de melhor qualidade, para resistir aos esforços verticais (cisalhamento), fazendo com que a fundação receba pressões de menor magnitude. Essa camada de solo favorece os custos diminuindo as espessuras de base e sub-base sobre si (BALBO, 2007). Sub-base é uma camada complementar à base, quando por circunstâncias técnicas e econômicas não for recomendado construir a base diretamente sobre o reforço do subleito. Este material deverá ter características tecnológicas superiores às do material de reforço (SENÇO, 2008). Base é a camada destinada a resistir os esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los, aliviando as pressões sobre as camadas de solos inferiores (SENÇO, 2008).

20 19 Conforme Senço (2008), revestimento é uma camada preferencialmente impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego, e é dimensionada de modo a resistir ao desgaste, aumentando a durabilidade da estrutura. O revestimento não deve sofrer grandes deformações elásticas ou plásticas, desagregação dos componentes ou perda da compactação, é composto normalmente de materiais bem aglutinados para evitar a movimentação horizontal, no caso dos pavimentos flexíveis esta camada é feita de misturas asfálticas em geral (BALBO, 2007). 2.2 RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Definições O pavimento é dimensionado de modo que os conjuntos de camadas cumpram as demandas estruturais e funcionais com durabilidade compatível (BERNUCCI, et al., 2010). Os dimensionamentos dos pavimentos são calculados para atender a ciclos de vida de média duração (8 a 10 anos). Esses ciclos se sucedem, e a cada renovação são dimensionados com base no valor estrutural do pavimento remanescente e nos valores dos parâmetros do tráfego esperado para o novo ciclo (DNIT, 2006). Pavimentos são projetados para atingir um nível mínimo de aceitabilidade, definido como sua ruptura, o recomendável é que a vida útil do pavimento coincida mais próximo possível com a vida do projeto (MELLO, et.al., 2011). O desempenho do pavimento rodoviário é estabelecido pelas manutenções realizadas durante sua vida útil. Deve-se ser realizado um estudo detalhado para cada caso, para que se faça um investimento justificável, obtendo retorno do investimento para a sociedade (JOHNSTON; CERATTI, 2012). A manutenção rodoviária compreende um processo sistemático no qual deve ser submetido uma Rodovia, com o objetivo de oferecer ao usuário, permanentemente, um tráfego econômico, confortável e seguro. O processo de manutenção rodoviária se consolida através de ações sistemáticas, onde são enquadradas em quatro grupos básicos, a saber (DNIT, 2006): Conservação da Rodovia;

21 20 Introdução de Melhoramentos dos sistemas de proteção da infraestrutura e/ou drenagem e/ou dispositivos de segurança e obras complementares; Recuperação do Pavimento através de sua Restauração; Recuperação do Pavimento através de sua Reabilitação. A Recuperação do Pavimento através de sua Restauração é um processo de manutenção rodoviária a ser aplicado a um pavimento que, usufrui ainda da devida habilitação e apresenta desempenho compatível com os modelos de previsão, só que se encontra próximo de alcançar o estágio final do ciclo de vida correspondente. (DNIT, 2006). De acordo com DNIT (2006), para realizar um processo de restauração rodoviária deve-se analisar os seguintes aspectos: determinar as causas dos defeitos dos pavimentos; desenvolver uma lista de soluções possíveis para atender o problema e selecionar a medida de Restauração adequada conforme suas restrições. No caso essa solução em geral, deverá incidir, na execução de recapeamento do pavimento existente ou reconstrução do pavimento, em situações isoladas ou áreas localizadas. O Recapeamento do Pavimento é uma maneira de intervenção, que consiste na sobreposição ao pavimento existente de uma ou mais camadas compostas de misturas betuminosas ou concreto de cimento Portland, permitindo dar continuidade a um novo ciclo de vida (DNIT, 2006). A Reconstrução do Pavimento, consiste na remoção parcial ou total da espessura do pavimento, para se executar posteriormente novas camadas estruturais. O novo revestimento formará o pavimento apto a exercer um novo ciclo de vida (DNIT, 2006). O termo Reabilitação do Pavimento guarda correspondência com as ações de Reconstrução do Pavimento. Já a Restauração está mais relacionada às soluções que envolvem o Recapeamento (DNIT, 2006) Processos de Degradação do Pavimento Dano, deterioração, degradação são nomes possíveis para descrever o processo de perda de qualidade estrutural ou funcional dos pavimentos (BALBO, 2007, p. 257).

22 21 A reabilitação dos pavimentos é de essencial importância na manutenção das infraestruturas rodoviárias existentes no país e o conhecimento dos processos de degradação é essencial para a classificação dos mesmos (MAIA, 2012). Conforme Balbo (2007), qualquer material de construção no decorrer do tempo e de serviço apresentam processos de danificação e deterioração, alterando desse modo as suas propriedades mecânicas; portanto quando se fala de pavimentos, as propriedades dos materiais alteram-se após a construção, devido as cargas dos veículos, produtos químicos e ações ambientais, como temperatura e umidade. Com o passar dos anos, os veículos foram transportando cargas mais pesadas e trafegando com pressões maiores nos pneus, contribuindo deste modo para a degradação precoce dos pavimentos (PINHEIRO; SOARES, 2005). Pavimentos deteriorados têm como características superfícies de baixa qualidade e defeitos como trincas, panelas e desagregação. Essa deterioração tende a acelerar-se após vários anos de serviço, porém a recuperação com recapeamento ou reciclagem pode restaurar a serventia do pavimento e aumentar a vida útil da rodovia (COSTA, 2010). Os mecanismos de degradação do pavimento dependem principalmente das espessuras das camadas, bem como de sua rigidez. Camadas mais rígidas e espessas elevam o grau de abertura do cone de tensões e reduzem os esforços solicitantes nas camadas inferiores (HARTMANN, et al., 2012). 2.3 AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE Defeitos dos Pavimentos O levantamento de defeitos de superfície tem por finalidade avaliar o estado de conservação dos pavimentos asfálticos e fundamenta o diagnóstico da situação funcional para ajudar na definição de uma solução tecnicamente adequada, e em caso de necessidade, indicar a melhor alternativa de restauração do pavimento (BERNUCCI, et al., 2010). De acordo com DNIT (2006), o objetivo da Norma Defeitos nos Pavimentos Asfálticos-Terminologia (DNIT 005/2003- TER) é definir os termos empregados em defeitos que ocorrem na superfície dos pavimentos asfálticos de acordo com uma

23 22 codificação assumida e uma classificação adotada conforme a gravidade de ocorrência. Estes termos serão abordados de forma sucinta neste capítulo Fendas As fendas são quaisquer descontinuidades na superfície do pavimento, podendo assumir a aparência de fissuras, trincas isoladas longitudinais ou transversais e trincas interligadas tipo couro de jacaré ou tipo bloco (DNIT, 2006). As fendas são subdivididas dependendo da tipologia e da gravidade, a gravidade é caracterizada pela classe: classe 1 (fendas com aberturas não superior a 1mm), classe 2 (fendas com abertura superior a 1mm) e classe 3 (fendas com abertura superior a 1 mm com desagregação ou erosão junto às bordas) (BERNUCCI, et al., 2010). Segundo DNIT (2006), as fendas são causadas devido ao tráfego atuante que promove tensões de tração na fibra interior do revestimento, pela mudança diária da temperatura que provoca contrações do revestimento e através da reflexão no revestimento de trincas existentes em bases cimentadas. Segundo a norma 005-TER do DNIT (2003a), as fissuras são fendas que não causam problemas funcionais ao revestimento, sendo perceptíveis apenas a distâncias inferiores de 1,50m; já as trincas são facilmente visíveis a vista desarmada, com abertura superior à da fissura, podendo ser trinca isolada ou trinca interligada. A passagem do tráfego sobre uma trinca pode produzir um movimento vertical diferenciado. A magnitude deste movimento depende do travamento do agregado na trinca (PINTO. S; PINTO. A.M, 2008). A Figura 1 ilustra de maneira esquemática a ocorrência de trinca transversal, onde é uma trinca isolada que apresenta direção ortogonal ao eixo da via (DNIT, 2003a). Já a Figura 2 demonstra diversos tipos de trincas interligadas, em que não possuem direções preferenciais, essas trincas podem apresentar, ou não, erosão acentuada nas bordas (DNIT, 2003a).

24 23 Figura 1 Trincas transversais Fonte: DNIT (2006) Figura 2 Fendas: Trincas interligadas Fonte: DNIT (2006) O trincamento devido à fadiga resulta dos efeitos cumulativos do carregamento sucessivo. Denominando desse modo as trincas couro de jacaré, usualmente confinadas nas trilhas de rodas (DNIT, 2006). Trincas transversais são trincas isoladas que apresentam direção predominantemente ortogonal ao eixo da via. Se possuir extensão de até 100 cm é denominada trinca transversal curta, quando a extensão for superior a 100 cm denomina-se trinca transversal longa (DNIT, 2003a). Trincas longitudinais são trincas isoladas que apresentam direção predominantemente paralela ao eixo da via. Se possuir extensão de até 100 cm é denominada trinca longitudinal curta, quando a extensão for superior a 100 cm denomina-se trinca longitudinal longa (DNIT, 2003a) A Tabela 1 apresenta um resumo dos defeitos das fendas, apresentando sua codificação e classificação.

25 24 Tabela 1 Codificação e classe das fendas Fonte: DNIT (2003a) Afundamento Define-se como deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento, acompanhada ou não de solevamento, podendo ser afundamento plástico ou de consolidação (DNIT, 2003a). Segundo DNIT (2006), afundamento plástico é causado pela influência plástica de uma ou mais camadas de pavimento ou do subleito, e afundamento de consolidação é causado pela consolidação diferencial de uma ou mais camadas de pavimento ou do subleito. Quando os afundamentos possuem extensões de até 6m são chamados de afundamentos locais e quando ocorrem com extensões contínuas e maiores são chamados de afundamentos de trilha de roda. As Figuras 3 e 4 ilustram de uma maneira esquemática os afundamentos de trilha de rodas.

26 25 Figura 3 Afundamento plástico nas trilhas de roda Fonte: DNIT (2006) Figura 4 Afundamento por consolidação nas trilhas de roda Fonte: DNIT (2006) Ondulação/Corrugação A ondulação/corrugação é uma falha caracterizada por ondulações transversais, plásticas e permanentes no revestimento asfáltico (DNIT, 2006). As corrugações em geral são compensatórias, com depressões intercaladas de elevações, com comprimento de onda entre duas cristas de alguns centímetros ou dezenas de centímetros. As ondulações são diferenciadas por possuírem comprimento de onda entre duas cristas da ordem de metros (BERNUCCI, et al., 2010). De acordo com DNIT (2006), ondulação/corrugação (Figura 5) pode ser causada por instabilidade da mistura betuminosa da camada de revestimento ou base de um pavimento, excesso de umidade das camadas subjacentes, contaminação da mistura asfáltica por materiais estranhos e retenção de água nas misturas asfálticas. Ocorre pela ruptura por cisalhamento no revestimento ou na interface entre o revestimento e o material de base, ocasionado pelas cargas de tráfego.

27 26 Figura 5 Ondulação Fonte: DNIT (2003a) Escorregamento O escorregamento (Figura 6) é um movimento horizontal do revestimento, causado pelos esforços de frenagem e aceleração dos veículos, que produzem uma ondulação curta e abrupta na superfície do pavimento em forma de meia lua. Com o tempo surge escorregamento do revestimento ou da capa asfáltica, expondo as camadas inferiores do pavimento (DNIT, 2006). Figura 6 Escorregamento Fonte: DNIT (2006) Exsudação A exsudação (Figura 7) é caracterizada pelo surgimento de ligante em abundância na superfície, formando manchas escurecidas (BERNUCCI, et al., 2010).

28 27 Segundo DNIT (2006), estas manchas comprometem a aderência do revestimento aos pneumáticos, principalmente sob tempo chuvoso, caracterizando um grande problema funcional. Figura 7 Exsudação Fonte: DNIT (2003a) Desgaste Desgaste (Figura 8) é o efeito de arrancamento progressivo do agregado do pavimento, caracteriza-se pela aspereza superficial do revestimento e é provocado por esforços tangenciais causados pelo tráfego (DNIT, 2003a). O desgaste também pode ser ocasionado pelos seguintes motivos: perda de coesão entre agregado e ligante devido à presença de poeira ou sujeira no momento da construção, execução da obra em condições meteorológicas desfavoráveis ou presença de água no interior do revestimento. Como resultado, o ligante asfáltico fica impossibilitado de promover a retenção dos agregados que se soltam progressivamente sob a ação das cargas de tráfego, podendo ocorrer em toda a superfície do pavimento (DNIT, 2006).

29 28 Figura 8 Desgaste Fonte: DNIT (2003a) Panela ou buraco As panelas (Figura 9) são cavidades formadas inicialmente no revestimento do pavimento e possuem dimensões e profundidades variadas. Este defeito afeta estruturalmente o pavimento, permitindo o acesso de água superficial ao interior da estrutura. Também é grave do ponto de vista funcional, já que afeta a irregularidade longitudinal, afetando a segurança do tráfego e o custo do transporte (DNIT, 2006). Figura 9 Panela Fonte: DNIT (2003a) Remendo O remendo apesar de estar relacionado a uma conservação da superfície é um tipo de defeito, onde caracteriza-se pelo preenchimento de panelas ou de qualquer outro orifício ou depressão com massa asfáltica (BERNUCCI, et al., 2010).

30 29 Remendos existentes são em geral considerados falhas, já que refletem o mau comportamento da estrutura original, gerando aumento na irregularidade longitudinal. Os remendos são considerados defeitos quando provocam desconforto devido as seguintes causas: solicitação intensa do tráfego, emprego de material de má qualidade, agressividade das condições ambientais e problemas construtivos. As deteriorações dos remendos ocorrem certamente nas áreas remendadas, que se localizam em regiões isoladas do pavimento (DNIT, 2006). Segundo a norma DNIT (2003a) os remendos são subdivididos em profundos, onde há substituição do revestimento e, eventualmente, de uma ou mais camadas inferiores do pavimento, e remendo superficial, onde ocorre a correção em área localizada da superfície do revestimento com aplicação de uma camada betuminosa. A Tabela 2 apresenta a codificação da classe dos defeitos abordados, exceto das trincas que foram dispostas na Tabela 1. Esses dados são necessários para a elaboração do inventário do pavimento, que será abordado em diante. Tabela 2 Codificação e classe dos defeitos Fonte: DNIT (2003a) Outros tipos de defeitos A especificação brasileira 005/2003 não considera alguns exemplos no caso de outros defeitos, porém a observação e anotação de suas ocorrências auxiliam na

31 30 solução ou minimização de problemas futuros. Os defeitos que não acarretam prejuízo nos indicadores do tipo IGG, são também importantes e devem ser considerados para uma análise da solução de restauração (BERNUCCI, et al., 2010) Avaliação objetiva da superfície de pavimentos asfálticos A condição de superfície de um pavimento asfáltico deve ser levantada, analisando seus defeitos e causas e atribuindo indicadores numéricos que classifiquem seu estado geral. O objetivo da norma DNIT 006/2003- PRO (DNIT, 2003b) é estabelecer um método de levantamento sistemático de defeitos e atribuição do Índice de Gravidade Global (IGG), que poderá ser empregado em projetos de reforço. Para o levantamento dos defeitos utiliza-se planilhas para anotações das ocorrências, material para demarcação de estacas e áreas da pesquisa e treliça metálica para a determinação do afundamento nas trilhas de roda nas áreas analisadas (BERNUCCI, et al., 2010). A Figura 10 mostra um exemplo de treliça padronizada, capaz de medir os afundamentos com precisão de 0,5mm. Figura 10 Treliça metálica para afundamento em trilhas de roda. Fonte: DNIT (2003b)

32 31 Conforme a norma DNIT (2003b), as superfícies de avaliação devem ser localizadas nas rodovias de pista simples, a cada 20m alternados em relação ao eixo da pista de rolamento e nas rodovias com pista dupla, a cada 20m, na faixa de tráfego mais solicitada em cada uma das pistas. As superfícies de avaliação devem ser demarcadas sobre o pavimento, cada estação recebe o número correspondente à estaca ou distância ao marco quilométrico. A superfície de avaliação corresponde a 3m antes e 3m após cada uma das estacas demarcadas, totalizando em cada estação uma área correspondente a 6m de extensão e largura igual à da faixa a ser avaliada, conforme ilustração na Figura 11 (BERNUCCI, et al., 2010). Figura 11 Localização das superfícies de avaliação Fonte: BERNUCCI, et al., (2010) As flechas devem ser medidas em cada estação demarcada em milímetros, utilizando a treliça referida na Figura 10. Estas medidas são realizadas nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), anotando-se o maior valor medido em cada trilha (DNIT, 2003b). Após a medição das flechas, faz-se o inventário das ocorrências (defeitos) presentes nas áreas demarcadas, onde se preenche uma planilha utilizando a terminologia e codificação de defeitos de acordo com a norma DNIT 005/2003- TER (BERNUCCI, et al., 2010).

33 32 De acordo com a norma DNIT (2003b), serão considerados na planilha (Tabela 3) os seguintes critérios: todas as trincas isoladas serão anotadas como do Tipo I, os remendos superficiais e remendos profundos serão anotados como Remendos-R e deve-se anotar o tipo de seção de terraplenagem ocorrente na estação de avaliação (A= aterro, C= corte, SMA= seção mista, lado de aterro, SMC= seção mista, lado de corte, CR= corte em rocha, PP= ponto de passagem). Tabela 3 Formulário de inventário Fonte: DNIT (2003b) Para as ocorrências levantadas, deve ser calculada a frequência absoluta que é o somatório de quantas estações apresentam aquele defeito e a frequência relativa, que corresponde a frequência absoluta dividida pelo número de estações inventariadas e multiplicada por 100, conforme a fórmula 1 (BERNUCCI, et al., 2010). fr = fa 100 n (1) onde: fr - frequência relativa;

34 33 fa - frequência absoluta; n - número de estações inventariadas. Deve-se calcular a média e a variância das flechas medidas nas trilhas de rodas interna e externa em ambas faixas de tráfego em rodovia de pista simples, e para rodovias de pista dupla deve ser calculada nas faixas de tráfego mais solicitadas de cada pista (DNIT, 2003b). As fórmulas para o cálculo da média (2) e da variância (3) dos valores das flechas TRI e TER são as seguintes: x = xi n (xi x ) 2 s = n 1 (2) (3) em que: x - média aritmética dos valores das flechas medidas (TRI e TRE); xi - valores individuais; s - desvio padrão dos valores das flechas medidas (TRI e TER); s 2 - variância. n - número de estações inventariadas. Para cada tipo de defeito inventariado, deve ser calculado o Índice de Gravidade Individual (IGI), a norma já estabelece um fator de ponderação prefixado para os defeitos, ou seja, confere a gravidade daquele tipo de defeito sobre os demais. O IGI (fórmula 4) é dado pela multiplicação da frequência relativa e o fator de ponderação (BERNUCCI, et al., 2010). IGI = fr fp (4) onde: fr - frequência relativa fp - fator de ponderação

35 34 O fator de ponderação é obtido através da Tabela 4 a seguir. Tabela 4 Fator de ponderação Fonte: DNIT (2003b) Após a obtenção do IGI deve-se calcular o Índice de Gravidade Global (IGG) onde é obtido pelo somatório dos índices de gravidade individuais. O IGG tem a finalidade de conferir ao pavimento inventariado um conceito que retrate o grau de degradação atingido, mostrado na Tabela 5 (DNIT, 2003b). Segundo DNIT (2003b) o IGG é calculado pela seguinte fórmula: IGG = IGI (5) Tabela 5 Conceitos de degradação do pavimento em função do IGG Fonte: DNIT (2003b)

36 35 A Tabela 6 representa esquematicamente o exemplo de planilha utilizada para o cálculo do IGG. Tabela 6 Cálculo do IGG Fonte: DNIT (2003b) Avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo Conforme a norma DNIT 007/2003 PRO (DNIT, 2003c), seu objetivo é avaliar as condições de superfícies de subtrechos homogêneos de rodovias de pavimentos flexíveis e semirrígidos, para ser utilizado na administração de pavimentos e nos estudos e projetos, para a determinação do grau de degradação dos pavimentos. Subtrechos homogêneos são segmentos de 100m de comprimento escolhidos de um trecho da rodovia considerado homogêneo para levantamento das condições de superfície do pavimento (DNIT, 2003c). De acordo com a norma DNIT (2003c), ao selecionar os subtrechos homogêneos, o engenheiro responsável pelo levantamento da rede deve:

37 36 a) Identificar os trechos do Plano Nacional de Viação (PNV) da malha a ser levantada; b) Dividir cada trecho unitário do PNV em subtrechos homogêneos quanto à condição da superfície do pavimento. A escolha deve ser feita visualmente pelo engenheiro, a extensão máxima de cada subtrecho deve ser 20km e a extensão mínima do subtrecho homogêneo é 300m. c) Identificar três subtrechos homogêneos de 100m cada um para cada subtrecho homogêneo de rodovia, devem ser locados no início, meio e fim do subtrecho homogêneo, a partir do marco quilométrico mais próximo. A Figura 12 apresenta, de maneira esquemática, a identificação dos subtrechos homogêneos. Figura 12 Identificação de subtrechos homogêneos Fonte: DNIT (2003c) Para o inventário de defeitos das superfícies de avaliação em subtrechos homogêneos, segundo DNIT (2003c), deve-se: a) Marcar nos subtrechos homogêneos seis superfícies de avaliação, distribuídas, duas a duas, ao longo de três segmentos de 100m, indicadas de A a F, conforme Figura 13. b) Os defeitos descritos no item e as medições de flecha de trilha de roda, devem ser transcritos na ficha de levantamento de campo. Esta ficha consiste de uma tabela, onde devem ser registrados os dados numéricos correspondentes às áreas levantadas dentro de cada superfície de avaliação e os seus respectivos defeitos.

38 37 Figura 13 Superfície de avaliação Fonte: DNIT (2003c) A Figura 14 apresenta um exemplo de preenchimento da ficha de levantamento da condição de superfície do pavimento. Figura 14 Exemplo de preenchimento da ficha de levantamento Fonte: DNIT (2003c)

39 Levantamento visual contínuo O Levantamento Visual Contínuo (LVC), tem por objetivo analisar a condição de superfície dos pavimentos de modo contínuo. É realizado por um técnico no interior do veículo, trafegando a uma velocidade média de 30 a 40 km/h em um único sentido, em que são registradas as ocorrências dos defeitos na faixa de rolamento. O avaliador estabelece segmentos de 1,0 km de extensão, para anotar as ocorrências da superfície do pavimento (PINTO; PREUSSLER, 2002). Segundo a norma do DNIT 008/2003- PRO (2003d), para cada um dos defeitos de um determinado segmento, devem ser anotadas as frequências de defeitos e as suas respectivas severidades, conforme a Tabela 7. Tabela 7 Frequência dos defeitos Fonte: DNIT (2003d) O Índice da Condição do Pavimento Flexível (ICPF), é estimado com base na avaliação visual do pavimento, classificando a superfície do segmento com conceitos de excelente a péssimo. A precisão do valor do índice estimado será de aproximadamente 0.5, conforme a Tabela 8 (PINTO; PREUSSLER, 2002).

40 39 Tabela 8 Conceitos do ICPF Fonte: DNIT (2003d) O cálculo do Índice de Gravidade Global Expedito (IGGE), é realizado pela média dos dados contidos no Formulário do Levantamento apresentado pela Tabela 9, utilizando-se a fórmula 6: IGGE = (Pt x Ft) + (Poap x Foap) + (Ppr x Fpr) (6) onde: Ft, Pt = Frequência e Peso do conjunto de trincas t; Foap, Poap = Frequência e Peso do conjunto de deformações; Fpr, Ppr = Frequência (quantidade por km) e Peso do conjunto de panelas e remendos. Em função do ICPF e do IGGE, é possível obter o Índice do Estado de Superfície (IES) que é um valor de 0 a 10, que cresce em relação ao aumento da incidência e severidade dos defeitos, como mostra a Tabela 10 (PINTO; PREUSSLER, 2002).

41 40 Tabela 9 Cálculo do IGGE Fonte: DNIT (2003d) Tabela 10 IES Índice do Estado da Superfície do pavimento Fonte: DNIT (2003d) Avaliação da serventia Segundo o DNIT 009/2003- PRO, serventia atual é a capacidade de um trecho proporcionar ao usuário, rolamento suave e confortável para qualquer condição de tráfego.

42 41 Nesse procedimento, um grupo de avaliadores constituído de cinco membros, percorre o segmento rodoviário em um veículo de passeio médio, a uma velocidade próxima a velocidade limite para aquele trecho. As condições climáticas para o levantamento devem ser favoráveis (PINTO; PREUSSLER, 2002). O valor da serventia atual (VSA) é um conceito numérico em uma escala de 0 a 5, dada pela média de notas dos avaliadores para o conforto ao rolamento de um veículo trafegando (BERNUCCI, et al., 2010) Novas metodologias de inventário dos defeitos do pavimento com uso de equipamentos 3D Já estão disponíveis metodologias de avaliação dos defeitos da superfície com o uso de equipamentos 3D. Seu uso já é muito difundido no exterior e no Brasil já se verificam algumas empresas que possuem o equipamento. Na sequência serão apresentados alguns equipamentos identificados na pesquisa. Segundo Silveira (2014a), a empresa CTvias Centro Tecnológico de Infraestrutura Viária Ltda. utiliza o sistema de visualização do pavimento em 3D, onde o equipamento SCAN VIAS 3D, modelo conforme ilustrado na Figura 15, é composto por sensores a laser integrados ao computador para coleta de imagens, sistema de armazenamento, sistema de deslocamento linear e softwares de controle, pode-se captar imagens da superfície do pavimento em 3D com resoluções de 1 mm em qualquer direção e com velocidade de operação máxima de 100 Km/h. Figura 15 Equipamento para visualização do pavimento em 3D Fonte: SILVEIRA (2014a)

43 42 Com este levantamento é possível identificar as diversas patologias existentes na superfície da rodovia, emissões de relatórios e indicação de possíveis soluções para sua restauração. O sistema de posicionamento linear é composto por um medidor de distância (DMI) e sistema de posicionamentos globais (GPS) georreferenciado e seus componentes. Com uma câmara de alta resolução também é possível obter imagens de placas de sinalização, obras de arte, drenagens e construções próximas à via. Após o levantamento em campo, os dados são processados através do software específico com a identificação automática dos defeitos (Figura 16) e depois calcula-se uma tabela exemplificando a localização do trecho, coordenadas, largura, comprimento, área de influência e o tipo de defeito (Figura 17) (SILVEIRA, 2014b). Figura 16 Exemplo de identificação automática dos defeitos Fonte: SILVEIRA (2014b)

44 43 Figura 17 Exemplo de levantamento dos defeitos Fonte: SILVEIRA (2014a) O Pavement Scanner (Figura 18) usa linhas de projeção de laser, câmeras de alta velocidade e óptica avançada para adquirirem alta definição do perfil 3D da rodovia. Esta tecnologia permite a visão 3D com precisão transversal de 1 mm e precisão em profundidade de 0,5 mm, para avaliação automática do estado do pavimento, seja de asfalto ou concreto. Os dados coletados são analisados, e podem determinar se existe a ocorrência de trincamentos, marcações da pista, sinalização horizontal, panelas, exsudação, desagregação e macrotextura. Além disso, podem ser medidos os afundamentos na trilha de roda, perfis longitudinais, IRI, declividade e inclinação transversal (DYNATEST, (s.d)). Figura 18 Equipamento Pavement Scanner Fonte: DYNATEST (s.d)

45 44 O equipamento AMAC Equipamento Multifuncional de Inspeção de Pavimentos (Figura 19) tem como funcionalidades obter do pavimento o georreferenciamento das medidas, o perfil transversal e geometria, o perfil longitudinal e o estado da superfície (degradações), no qual é elaborado a partir de sensores remotos como laser, acelerômetro, central inercial, giroscópio, câmera digital e outros. Para medir o estado da superfície, o equipamento possui uma largura de visualização de 3,9 m, com características mínimas de detecção de fissuras de 2 mm de espessura e 1 m de comprimento, já para obtenção do perfil transversal, possui resolução vertical de 1 mm e precisão da flecha no trilho de rodas de mais ou menos 1 mm (VECTRA ESTEIO RODOVIAS, 2011). Figura 19 Equipamento AMAC Fonte: Vectra Esteio Rodovias (2011) O sistema de aquisição de dados Pathway 3D (Figura 20) utiliza o poder de uma câmera 3D de alta resolução, onde captura imagens em alta resolução e perfis transversais da superfície da rodovia em tempo real. A câmara fornece dados rápidos, o suficiente para captura de diversos perfis sobre cada 2,5 cm da rodovia com o carro a uma velocidade de até 112 km/h (PATHWAY SERVICES INC., 2010).

46 45 Figura 20 Equipamento Pathway 3D Fonte: Pathway Services Inc. (2010) 2.4 AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DA IRREGULARIDADE LONGITUDINAL Conceitua-se irregularidade longitudinal (IRI) de um pavimento, como o conjunto de desvios da superfície em relação a um plano de referência, que afetam a qualidade do rolamento e a ação dinâmica das cargas sobre a via (DNIT, 2006). A irregularidade é um fenômeno que pode decorrer de imperfeições no processo executivo, assim como pode resultar de problemas ocorridos após a construção (PINTO; PREUSSLER, 2002). De acordo com o DNIT (2006) a irregularidade influência nos seguintes aspectos: a) Interação da superfície da via com os veículos, gerando efeitos sobre os próprios veículos, passageiros e sobre a carga transportada; b) Custo operacional dos veículos, afetando a segurança, conforto e velocidade; c) Dinâmica dos veículos em movimento, aumentando o desgaste; d) Aumento da ação das cargas dinâmicas dos veículos sobre a superfície do pavimento, acelerando a restauração da sua estrutura; e) Efeitos sobre a drenagem da superfície do pavimento, prejudicando o desempenho da rodovia Medição da Irregularidade no Brasil Uma pesquisa internacional de medição de irregularidade realizada em Brasília no ano de 1982, estabeleceu a escala International Roughness Index IRI, que é

47 46 uma escala de referência transferível para todos os sistemas de medição, com unidade medida m/km (DNIT, 2006). O IRI é definido a partir de um levantamento por nível e mira, nas trilhas de roda, simulando os movimentos verticais induzidos do deslocamento de um quartode-carro. O índice é expresso pela relação entre os movimentos acumulados da suspensão do veículo e a distância percorrida pelo veículo, com unidade em m/km (PINTO; PREUSSLER, 2002). A Tabela 11 apresenta o conceito do pavimento quanto a irregularidade. Tabela 11 Condição do pavimento quanto a irregularidade de rodovias pavimentadas Condição QI (contagem/km) IRI (m/km) Excelente ,9 Boa ,9-2,7 Regular ,7-3,5 Ruim ,5-4,6 Péssima > 60 > 4,6 Fonte: PINTO; PREUSSLER (2002) Segundo Pinto e Preussler (2002), no Brasil a escala padrão de medição adotada é o Quociente de Irregularidade QI ou Índice de Quarto de Carro. Este modelo é formado por uma massa, um amortecedor e uma mola (Figuras 21, 22 e 23). A irregularidade é obtida pela simulação de movimentos no quarto-de-carro, e é expressa em contagem por quilômetro (cont./km). Figura 21 Esquema do simulador de quarto-de-carro Fonte: DNIT (2006)

48 47 Figura 22 Esquema do sensor de deslocamentos verticais Fonte: DNIT (2006) Figura 23 Diagrama em blocos do quantificador de irregularidade Fonte: DNIT (2006) O valor do QI está numericamente relacionado ao IRI, em equipamentos do tipo-reposta, e pode ser representado através da seguinte expressão 7 (BERNUCCI, et al., 2010). QI = 13 x IRI (7)

49 Equipamentos de Medição da Irregularidade Segundo o DNIT (2006), os equipamentos empregados na medição da irregularidade longitudinal são distribuídos em quatro grupos fundamentais: a) Sistemas de medidas diretas do perfil: medidas diretas ou manuais da geometria vertical do pavimento, com utilização de equipamentos de topografia ou instrumentos adequados. Os resultados obtidos são processados de modo a fornecer valores estatísticos indicativos de irregularidade. b) Sistemas de medidas indiretas do perfil: executam medidas mecanizadas do perfil da via. Os dados resultantes são processados para fornecer valores como amplitude de onda e coeficiente de irregularidade. c) Sistemas do tipo resposta: envolvem instrumentos que determinam os movimentos relativos entre o eixo traseiro do veículo e sua carroceria, caracterizando a irregularidade. d) Sistemas de medida com sonda sem contato: reflexão de uma onda sonora ou raio laser emitido por um dispositivo localizado sob o veículo. O DNIT em 2006 citou que o sistema mais utilizado internacionalmente e no Brasil era o sistema medidor de irregularidade do tipo resposta (SMITR), onde se baseia na reação do veículo às condições da superfície da via, sob uma determinada velocidade de operação. O funcionamento correto depende das características da suspensão e dos pneumáticos do veículo ou reboque utilizado, o que necessita de um processo de calibração adequado (DNIT, 2006). Atualmente se verifica a grande utilização dos perfilômetros a laser. O Veículo de Diagnóstico Rodoviário VDR coleta informações do índice de Irregularidade Internacional IRI, do Registro em Vídeo e do Levantamento Visual Contínuo LVC, da malha rodoviária. No levantamento da irregularidade são verificados os desvios da superfície do pavimento em relação a um plano de referência, tendo como verificação o quanto estes afetam a dinâmica dos veículos e a qualidade de rolamento e o conforto do usuário. A coleta dos dados é realizada através de perfilômetros a laser acoplados a um veículo (Figura 24), onde o veículo percorre o trecho a uma velocidade constante e detecta todas as irregularidades, alimentando um sistema computacional criado especificamente para esta finalidade (DNIT, (s.d) ).

50 49 Figura 24 Veículo com Perfilômetro a laser Fonte: DNIT (s.d) 2.5 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL Definições A avaliação estrutural está associada ao conceito de capacidade de carga, que pode ser vinculado diretamente ao projeto do pavimento e ao seu dimensionamento. Os defeitos estruturais resultam principalmente da repetição das cargas, provocando deformações elásticas (recuperáveis) e plásticas (permanentes) (BERNUCCI, et al., 2010). As deformações permanentes são aquelas em que permanecem após cessar o efeito da atuação da carga, já as deformações recuperáveis deixam de existir momentos após a retirada da carga (PINTO; PREUSSLER, 2002). De acordo com Balbo (2007), a avaliação estrutural é importante pois permite formular conclusões sobre a integridade de camadas de materiais subjacentes ao revestimento, cujos defeitos não são detectados na maioria das vezes pela avaliação visual superficial. As avalições estruturais podem ser separadas, de forma simplificada, em avaliações destrutivas e não destrutivas, conforme se aborda na sequência Ensaios Destrutivos O método destrutivo investiga a condição estrutural de cada camada que compõe o pavimento, por abertura de trincheiras ou poços de sondagem, podendo

51 50 recolher amostras de cada material até o subleito e realizar ensaios de capacidade de carga in situ (BERNUCCI, et al., 2010). Segundo DNIT (2006), os ensaios destrutivos são realizados para a obtenção das seguintes informações de cada camada da estrutura do pavimento: limites de Atterberg índice (LL, LP, LC); teor de umidade; espessuras; uniformidade do material na camada; tipo de material; intrusão do material do subleito nas camadas de subbase ou base; permeabilidade; capacidade de suporte (CBR); módulo resiliente; características tensão-deformação; teor de asfalto e granulometria. Os poços de inspeção são abertos à pá e picareta com dimensões aproximadas de 0,8m x 0,8m, desse modo obtendo as medidas de espessuras em camadas, o reconhecimento visual dos materiais e coleta de amostras. As aberturas de trincheiras em pista de rolamento são realizadas quando existe a necessidade de uma avaliação estrutural do pavimento mais detalhada, que permita, por exemplo, observar deformações plásticas nas camadas das trilhas de roda, rupturas de camadas de solos inferiores. As sondagens rotativas são realizadas com emprego de brocas com coroas diamantadas, para a extração de amostras de misturas asfálticas, bases cimentadas e concretos, para posteriores testes laboratoriais (BALBO, 2007). Se os materiais do pavimento não estiverem muito deteriorados, os resultados desses ensaios em conjunto com o inventário dos defeitos de superfície podem ser utilizados para avaliar a adequação estrutural do pavimento (DNIT, 2006). Os ensaios destrutivos possuem algumas desvantagens, conforme DNIT (2006): interrupção do tráfego da rodovia por um período de tempo significativo; natureza destrutiva dos ensaios e introdução de defeitos nas seções dos pavimentos; ensaios caros e requerem muita mão-de-obra; resultados dos ensaios são representativos das condições do material em um ponto específico Ensaios Não Destrutivos A deflexão de um pavimento é a resposta das camadas estruturais e do subleito à aplicação do carregamento. Quando se aplica uma carga em um ponto da superfície, todas as camadas fletem devido às tensões e às deformações geradas pelo carregamento, conforme Figura 25 (PINTO; PREUSSLER, 2002).

52 51 Figura 25 Deflexão gerada pelo carregamento Fonte: DNIT (2006) De acordo com DNIT (2006), os ensaios não destrutivos avaliam a deflexão recuperável máxima na superfície do revestimento e são bastante apropriados para a avaliação da capacidade estrutural, os equipamentos mais utilizados podem ser divididos em: Vigas de deflexão; Equipamentos dinâmicos de vibração; Equipamentos dinâmicos de impacto Vigas de Medição de Deflexão As vigas de deflexão medem a resposta do pavimento submetido a um carregamento estático ou a aplicação de uma carga em movimento lento. Os equipamentos mais utilizados são a viga Benkelman e as vigas de deflexão automatizadas (PINTO; PREUSSLER, 2002). A constituição da viga Benkelman compreende uma viga horizontal apoiada sobre três pés, sendo um traseiro e dois dianteiros. Um braço de prova é rotulado na parte frontal da viga de referência, tendo a sua porção maior posicionada adiante a viga, e a menor sob ela. A ponta do braço de prova deve tocar o pavimento no ponto a ser analisado, enquanto a outra extremidade aciona um extensômetro solidário à viga, conforme a Figura 26 (PINTO; PREUSSLER, 2002).

53 52 Figura 26 Posicionamento da viga Benkelman e da prova de carga Fonte: DNIT (2006) A carga de roda utilizada é a roda dupla traseira direita de um caminhão basculante, sob carga de eixo de 8,2tf (DNIT, 2006). Segundo Bernucci et al. (2010), o ensaio consiste em: colocar a ponta de prova da viga Benkelman entre os pneus da roda geminada traseira do caminhão; fazer uma leitura inicial do extensômetro situado a uma distância segura para o operador sobre o braço móvel da viga leitura Li; fazer o caminhão se afastar lentamente até 10m de distância da ponta de prova ou até que o extensômetro não acuse mais variações de leitura; ler o extensômetro leitura Lf. A deflexão d0 é calculada pela expressão 8, onde K é a constante da viga dada pela relação entre o braço maior e o braço menor (BERNUCCI, et al., 2010). D0 = (Li Lf) x k (8) Equipamentos Dinâmicos de Vibração Os equipamentos dinâmicos de vibração analisam os pavimentos quando submetidos a uma carga vibratória ou cíclica. O Dynaflect é um equipamento muito utilizado, consiste em um gerador de carcas cíclicas montado em um trailer de duas rodas, uma unidade de controle, um sensor e uma unidade de calibração do sensor. Este sistema proporciona medições rápidas e precisas das deflexões nas faixas de rolamento em cinco pontos da superfície do pavimento, utilizando frequências e forças cíclicas de magnitude conhecidas (PINTO; PREUSSLER, 2002).

54 Equipamentos Dinâmicos de Impacto Os equipamentos que transferem ao pavimento uma carga dinâmica de impacto são chamados de Falling Weight Deflectometer (FWD) ou defletômetros de impacto. Os equipamentos mais conhecidos no Brasil são o Dynatest FWD e o KUAB FWD (DNIT, 2006). Conforme Bernucci et al. (2010), este procedimento é obtido pela queda de um peso suspenso a certa altura, sobre amortecedores que comunicam o choque a uma placa metálica apoiada sobre o pavimento no ponto de leitura de deflexão máxima (Figura 27). Figura 27 Esquema de um defletômetro de impacto Fonte: BERNUCCI, et al., (2010) A principal vantagem dos equipamentos de impacto é a capacidade de simular as características de uma carga de tráfego em termos de magnitude e frequência. As deflexões se aproximam, daquelas que seriam causadas por uma carga real dinâmica (PINTO; PREUSSLER, 2002). Os equipamentos do tipo FWD são utilizados no Brasil, porém, devido ao alto custo de aquisição/utilização não se tornaram generalizados. Desse modo, as vigas Benkelman continuam a ser o equipamento ao qual a maior parte dos órgãos rodoviários e projetistas têm acesso (DNIT, 2006). A Figura 28 demonstra esquematicamente o equipamento FWD.

55 54 Figura 28 Representação do deflectômetro de impacto Fonte: DNIT (2006) Ground Penetrating Radar (GPR) GPR é uma técnica de teste não destrutiva para fornecer informações de forma relativamente rápida. Sistemas GPR transmitem sinais eletromagnéticos (por exemplo, energias microondas) sob o terreno e recebem reflexos das características da subsuperfície. Eles medem a força desses reflexos e o tempo que leva para eles voltarem da superfície e produzir a "imagem" da subsuperfície. O tempo de detecção dos reflexos é em parte um produto da profundidade - em geral, quanto mais tempo leva para receber o reflexo, mais profunda é a característica (assumindo que as propriedades do material são consistentes com a profundidade), na Figura 29 é possível visualizar o equipamento GPR (QUEENSLAND, 2012). Uma vez que um levantamento com um GPR foi completado, o dado cru deve ser analisado e interpretado para filtrar as informações úteis. Este processo pode levar algum tempo e requer um conhecimento especializado. Como em todos os métodos não-destrutivos, a calibragem das medições físicas é fortemente recomendada para que os resultados sejam os mais representativos possível (QUEENSLAND, 2012). A Figura 30 demonstra como as imagens coletadas são vistas na tela do computador, sendo posteriormente processadas para definição das espessuras das camadas do pavimento.

56 55 Figura 29 Equipamento GPR Fonte: QUEENSLAND (2012) Figura 30 Exemplo de informações coletadas pelo equipamento Fonte: QUEENSLAND (2012) Relação entre FWD e Viga Benkelman Apesar do levantamento das deflexões pelo método FWD já ser normalizado no Brasil, o órgão ainda não normalizou a calibragem entre o FWD e a viga, correlações que já são normalizadas nos Estados Unidos (DNIT, 2006). Segundo o Manual de Restauração DNIT (2006), para métodos atuais do DNER como para o projeto de reforço de pavimento flexível, torna-se necessário aplicar uma correlação entre as deflexões características medidas com a Viga

57 56 Benkelman e com o FWD Falling Weight Deflectometer. Como as correlações dependem de diversos fatores, não existem correlações de aplicação generalizada, devendo-se estabelecer a própria correlação com base em pesquisas locais. Porém, o manual relaciona alguns autores e equações para casos específicos de levantamentos Raio de Curvatura O raio de curvatura é um parâmetro afetado principalmente pelas características elásticas dos componentes da porção superior da estrutura, ou seja, o próprio revestimento e a base. Um baixo raio de curvatura indica que os módulos elásticos das camadas superiores do pavimento apresentam valores abaixo dos desejáveis (PINTO; PREUSSLER, 2002). De acordo com DNIT (2006) cada estrutura apresenta características particulares. Porém é necessário realizar uma análise mais profunda em estruturas flexíveis com revestimento asfáltico que apresentem raios de curvatura inferiores a 100 m, visto que se consideram críticos valores dentro desse intervalo. 2.6 AVALIAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES DE TRÁFEGO Para a definição de um diagnóstico preciso do pavimento existente, é necessário avaliar as solicitações que o pavimento já sofreu pela ação do tráfego. Para o dimensionamento do reforço é necessária a determinação do tráfego futuro. Para isso recomenda-se definir os seguintes elementos (DNIT, 2006): Projeção do Volume Médio Diário do tráfego (anual) VMD; Carregamento da frota; Cálculo do número N Projeção do VDM De acordo com DNIT (2006), para avaliar os volumes de tráfego, deve-se basear em séries históricas existentes e em contagens volumétricas classificatórias.

58 57 A determinação do tráfego futuro será determinada a partir da avaliação do tráfego atual, por meio de pesquisas de campo. A sua estimativa ao longo do período de projeto se baseará em taxas de crescimento de tráfego e no conhecimento de possíveis alterações previstas para o sistema de transporte da região (DNIT, 2006). Segundo Balbo (2007), o VDM geralmente é calculado para 365 dias, abrigando desse modo, todas as condições de sazonalidade semanais ou mensais do tráfego para uma determinada seção da via, que compreende desde veículos de pequeno porte até veículos pesados. Como existem grandes diversidades de efeitos gerados sobre pavimentos, leva-se à necessidade da contagem classificatória da frota circulante (Tabela 12), devido aos diversos tipos de veículos rodoviários (DNIT, 2006). Tabela 12 Classificação de Veículos adotada pelo DNER Carregamento da frota Fonte: DNIT (2006) Os pavimentos normalmente são dimensionados para atender aos critérios de cargas máximas legais, porém, em muitas rodovias, a durabilidade dos pavimentos

59 58 vem a ser relativamente baixa. Excessos de cargas combinados com outros fatores decretam a incapacidade das estruturas do pavimento em oferecer qualidade de rolamento adequada (BALBO, 2007). Para avaliar o efeito do tráfego sobre o pavimento é preciso conhecer as cargas de eixo com as quais os veículos de carga solicitam a estrutura. Pode ser feito por meio de campanhas de pesagens no próprio trecho, ou em trecho com comportamento de tráfego similar para estimar o perfil de carregamento dos tipos de veículos componentes da frota. Os mecanismos de pesagens são variados, podendose citar as balanças permanentes do DNIT, balanças portáteis e sistemas automáticos de pesagem (DNIT, 2006). A transformação do tráfego misto em um equivalente de operações de um eixo considerado padrão é desenvolvida aplicando-se os fatores de equivalência das cargas. Estes fatores permitem converter uma aplicação de um eixo solicitado por uma determinada carga em um número de aplicações eixo-padrão que deverá produzir um efeito equivalente. Os fatores de equivalência da Associação Americana de Estradas Estaduais e Organizações de Transporte AASHTO, baseiam-se na perda de serventia e variam com o tipo de pavimento, índice de serventia terminal e resistência do pavimento. Já os obtidos pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos USACE, estudam os efeitos do carregamento na deformação permanente (afundamento das trilhas de rodas) (DNIT, 2006). As expressões para cálculo dos fatores de equivalência de cargas são apresentadas nas Tabelas 13 e 14. Tabela 13 Fatores de Equivalência de Carga da AASHTO Fonte: DNIT (2006)

60 59 Tabela 14 Fatores de Equivalência de Carga do USACE Fonte: DNIT (2006) Número N De acordo com Balbo (2007), para a determinação do número N, o período de tempo de serviço do pavimento geralmente é determinado por quem opera e administra a via de transporte. Segundo DNIT (2006), o cálculo do Número de repetições de carga do eixo padrão (número N) é calculado conforme a expressão 9: N = 365 VMD FV (9) onde: N- Número de repetições da carga do eixo padrão de 8,2 t por ano considerado equivalente aos eixos dos veículos comerciais da frota circulante; VMD- Volume Médio Diário dos Veículos Comerciais por um ano em um só sentido; FV- Fator de Veículo (Veículos Comerciais).

61 DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS EM SEGMENTOS HOMOGÊNEOS DE PAVIMENTOS Definição de segmentos homogêneos Segmentos homogêneos são trechos do pavimento onde apresentam similaridade em termos funcionais, estruturais e de tráfego. Para melhor visualização dos segmentos homogêneos, é recomendado inserir os dados obtidos em campo (espessuras de camadas, parâmetros geotécnicos, condições funcionas e estruturais etc.) em planilha eletrônica, de forma a permitir uma visualização gráfica das alterações existentes ao longo do trecho de via em estudo (BALBO, 2007). De acordo com Bernucci et al. (2010), para delimitar os segmentos homogêneos a Associação Americana de Estradas Estaduais e Organizações de Transporte AASHTO (1993) propôs o procedimento de diferenças acumuladas, onde os cálculos são realizados a partir do levantamento defletométrico, que consiste na seguinte sequência de cálculo: Calcula-se o valor médio da deflexão para todo o trecho do parâmetro em estudo; Calcula-se a diferença entre cada valor individual e o valor médio; Calculam-se os valores acumulados das diferenças; Plota-se um gráfico onde as abcissas são as distâncias e as ordenadas os valores acumulados das diferenças. No gráfico, cada variação do coeficiente angular da curva obtida indica uma mudança de comportamento médio de um determinado segmento para outro, caracterizando matematicamente, as extremidades dos segmentos homogêneos (BERNUCCI, et al., 2010). A Figura 31 apresenta um exemplo de delimitação de segmentos homogêneos pelo método das diferenças acumuladas.

62 61 Figura 31 Delimitação de segmentos homogêneos Fonte: BERNUCCI, et al. (2010) Deflexão característica de um segmento homogêneo Após definir os segmentos homogêneos, deverão ser calculados todos os valores característicos que os representam e que são utilizados na definição das soluções de restauração (DNIT, 2006). De acordo com Balbo (2007), para a obtenção das deflexões características é realizado o seguinte procedimento para cada segmento homogêneo: Tabulam-se as deflexões individuais (di); Calculam-se as deflexões médias da amostra (dm); Determina-se o valor do desvio padrão da média da amostra (s); Calculam-se os limites dm + z. s e dm z. s, sendo z determinado em função do número de elementos da amostra (n), conforme indicado através da Tabela 15. Tabela 15 Valores de z em função do número de valores n N Z 3 1,0 4 1, , ,5 20 3,0 Fonte: BALBO (2007)

63 62 Deverão ser desconsiderados da amostra valores fora dos limites calculados, devendo desse modo recalcular os novos limites, repetindo o processo tantas vezes quanto necessário. Após todos os valores da amostra estarem dentro do intervalo considerado, o valor característico da deflexão do segmento será determinado por dc = dm + s, onde dm é a deflexão média no segmento e s, o desvio padrão da amostra. Determina-se o valor do coeficiente de variação da amostra (CV) pela expressão: CV = s dm 2.8 MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DO PAVIMENTO O reforço realizado por camada asfáltica ou recapeamento é o procedimento mais utilizado na reabilitação de pavimentos, pode ser utilizado tanto para corrigir defeitos estruturais como funcionais. Seja qual for o método utilizado, deve-se avaliar as condições do pavimento existente e subdividi-lo em um ou mais segmentos homogêneos para análise, baseada na idade, tráfego, condições de pavimento e sua estrutura (PINTO; PREUSSLER, 2002). Nesta seção serão apresentados três métodos normalizados pelo DNER para dimensionar uma estrutura de reforço do pavimento Método DNER-PRO 11/79 O procedimento de cálculo de espessuras de reforço 11/79 do DNER (1979), também conhecido nos meios rodoviários por PRO-B, tem como princípio de que a deflexão máxima admissível para um pavimento flexível é provocada devido a repetição de cargas, ou seja, do tráfego aplicado no tempo (BERNUCCI, et al., 2010). De acordo com Pinto e Preussler (2002), para efeito da avaliação estrutural dos pavimentos, deve-se considerar alguns parâmetros obtidos durante os estudos de campo para a aplicação da norma: N - número de solicitações de eixos padrão de 8,2 tf; dp - deflexão de projeto; R - raio de curvatura; Dadm - deflexão admissível e IGG -

64 63 índice de gravidade global; conforme estes dados pode-se estabelecer os critérios para avaliação estrutural através da Tabela 16. Segundo a norma 11-PRO do DNER (1979), para pavimentos flexíveis, constituídos de concreto betuminoso executado sobre base granular, o valor da deflexão admissível (Dadm) em 0,01 mm é dado pela expressão 10, correspondente às deflexões medidas com a carga padrão de 8,2 t por eixo: Log Dadm = 3,01 0,176 log N (10) Tabela 16 Critério para Avaliação Estrutural Fonte: DNIT (2006) Conforme Pinto e Preussler (2002), após verificar a necessidade de reforço e a possível aplicação do critério defletométrico, calcula-se a espessura necessária do reforço do pavimento; a expressão é proposta pelo engenheiro argentino Celestino Ruiz, onde utiliza-se como parâmetros a deflexão admissível e a deflexão Benkelman de projeto no segmento em análise (fórmula 11):

65 64 hcb = K. log Dp Dadm (11) em que: hcb- espessura de reforço em concreto asfáltico (cm); Dp- deflexão de projeto, sob carga de 8,2 tf (0,01mm); Dadm- deflexão admissível do reforço (0,01mm); K- fator de redução da deflexão (K=40 para concreto asfáltico) Método DNER-PRO 269/94 De acordo com a norma DNER-PRO 269/94, seu objetivo é definir os procedimentos a serem adotados na aplicação do método de projeto e restauração de pavimentos flexíveis, chamado de Método da Resiliência TECNAPAV. Primeiramente divide-se a rodovia em segmentos homogêneos, analisa-se as condições de tráfego, subleito, deflexão recuperável, estrutura do pavimento e condições superficiais. Realiza-se poços de sondagens a cada dois km do trecho, com objetivo de determinar as características das camadas do pavimento e do subleito (DNIT, 2006). As amostras coletadas nos poços de sondagem devem ser encaminhadas ao laboratório para ensaios de caracterização, granulometria e CBR. São classificados os solos em três grupos quanto a sua resiliência, em função do Índice de Suporte Califórnia (CBR) e da porcentagem de silte (S), conforme Tabela 17 (DNIT, 2006). Tabela 17 Classificação dos solos Fonte: DNIT (2006)

66 65 As classificações dos solos são apresentadas da seguinte forma, de acordo com Pinto e Preussler (2002): Solos Tipo I: Solos com baixo grau de resiliência, possuem bom comportamento, como subleito e reforço do subleito, com possibilidade de utilização em camada de sub-base. Solos do Tipo II: Solos com grau de resiliência intermediário, apresentam comportamento regular como subleito. Requerem ensaios especiais para uso como reforço de subleito. Solos do Tipo III: Solos com grau de resiliência elevados, seu emprego não é aconselhável em camadas de pavimentos. Como subleito requerem cuidados especiais. Segundo DNIT (2006), o cálculo da espessura necessária para reforçar o pavimento existente é determinado da seguinte forma: a) Definir para cada segmento homogêneo a espessura de mistura betuminosa existente (he), a deflexão característica (Dc), o trincamento (TR), a espessura da camada granular (Hcg) e o tipo de solo da fundação. b) Representar para cada segmento homogêneo a estrutura de referência, constituída por três camadas com as respectivas espessuras, conforme apresentado na Figura 32. Figura 32- Estrutura de referência do TECNAPAV Fonte: DNIT (2006) c) Cálculo da espessura efetiva (hef) do revestimento betuminoso através da fórmula 12:

67 66 hef = 5, ,961 Dc + 0,972 I1 + 4,101 I2 (12) onde: hef= espessura efetiva (cm); Dc= deflexão característica (0,01mm); I1 e I2= constantes relacionadas com as características resilientes da 3ª camada da estrutura de referência, de acordo com os seguintes casos: Caso 1 - espessura da camada granular inferior ou igual a 45cm: - Quando a 3ª camada for do tipo I: I1= 0 e I2= 0; - Quando a 3ª camada for do tipo II: I1= 1 e I2= 0; - Quando a 3ª camada for do tipo III: I1= 0 e I2= 1. Caso 2 - espessura da camada granular é maior que 45cm: - Adotar: I1= 0 e I2= 1. Caso 3 - espessura efetiva compreendida entre 0 hef he: - se: hef < 0, adotar: hef= 0 - se: hef > he, adotar: hef= he Caso 4- caso o grau de trincamento do revestimento existente for superior a 50%, deve-se adotar hef= 0 e considerar a solução de recapeamento em camadas integradas de CBUQ e pré misturado-pmf. d) Cálculo da deflexão máxima admissível (0,01mm): Log Dadm = 3,148 0,188 log Np (13) e) Cálculo da espessura do reforço em concreto asfáltico (HR): HR = 19, ,14 1,357 hef + 1,014 I1 + 3,893 I2 (14) D 1 2

68 Método DNER-PRO 159/85 A metodologia denominada PRO 159 do DNER (1985), trata-se de um procedimento alternativo para o dimensionamento de reforços de pavimentos, onde é composto de vários fatores que analisam o comportamento de pavimentos de malhas viárias e apresenta relações para a consideração do desempenho, baseadas na evolução da irregularidade, da porcentagem de área com fissuras e do desgaste superficial (BALBO, 2007). De acordo com a norma DNER-PRO 159/85 os limites máximos típicos para a irregularidade, trincamento e desgaste são: QI = 50 a 70 contagens/km; TR = 15% a 40%; D = 15% a 40 %. Determinados os valores de trincamento e da irregularidade do pavimento existente e comparados com aqueles estabelecidos pelas restrições de desempenho, a norma DNER-PRO 159/85, exemplifica três situações que podem ocorrer para a análise da condição do pavimento existente: Situação I: Quando não são atingidos quaisquer valores das restrições. Calculam-se, o trincamento e a irregularidade para o último ano do período de análise. Caso ambos os novos valores sejam iguais ou inferiores aos fixados pelas restrições de desempenho, não haverá necessidade de restauração do pavimento. Caso contrário, prossegue-se a análise da situação II; Situação II: Quaisquer dos valores das restrições são alcançados ao longo do período de análise. Calcula-se a evolução do trincamento e da irregularidade ano a ano. Determina-se o ano no qual o primeiro dos parâmetros alcança o valor da restrição respectiva. Até este ano, não é necessária a restauração e, a partir deste, faz-se o estudo das alternativas de restauração; Situação III: Quaisquer dos valores das restrições são ultrapassados no início do período de análise. É necessária atividade imediata de restauração.

69 68 3 METODOLOGIA A metodologia aplicada para o estudo foi baseada fundamentalmente em pesquisa bibliográfica, com base em teses, artigos científicos e manuais a fim de delinear uma abordagem teórica sobre o tema, estudando os possíveis métodos de restauração de pavimentos e seu dimensionamento. Uma segunda etapa do trabalho envolveu o envio de um ofício ao DEINFRA Departamento Estadual de Infraestrutura, para fins de obtenção dos dados de pesquisa, que são listados a seguir: Levantamentos realizados em 2012 pela empresa Pavesys: irregularidades (perfilômetro a laser), deflexões (Falling Weight Deflectometer). Levantamentos realizados em 2014 pela empresa CTvias: defeitos de superfície (SCAN VIAS 3D) e espessuras do pavimento (GPR). A rodovia em estudo inventariada pelo DEINFRA é a SC-108 com trecho entre Guaramirim e Massaranduba. Para fins da pesquisa, foram obtidos dados referentes a 5 km de extensão do trecho, a Figura 33 demonstra o segmento disponibilizado para os defeitos. Figura 33 Segmento disponibilizado Fonte: DEINFRA (2014)

70 69 Com fins de simplificação, foi optado por estudar um segmento de aproximadamente 3 km de extensão. O início do trecho estudado foi definido através do ponto B da Figura 34, o qual localiza-se no trevo de acesso à cidade de Massaranduba, denominado Km O término do segmento fica a 3 quilômetros do início, em direção à cidade de Guaramirim. A Figura 34 exemplifica o segmento de 3 quilômetros em estudo. Figura 34 Segmento em estudo Fonte: GOOGLE EARTH (2015), adaptado pela autora Através da Figura 35 é possível observar o trevo de Massaranduba que dá origem ao segmento em estudo. Figura 35 Início do segmento em estudo Fonte: A autora

71 70 Os dados foram agrupados, recebendo um tratamento estatístico para verificar a porcentagem de ocorrência dos defeitos considerando-se dois cenários distintos: Considerou-se a utilização da totalidade dos dados inventariados para a rodovia pelo equipamento SCAN VIAS. Considerou-se uma parcela dos dados, assemelhando-se à metodologia DNIT 006/2003-PRO. Calculou-se o erro entre as duas situações e verificou-se a confiabilidade dos dados. Para melhor caracterização e mais precisa avaliação e classificação, o trecho foi dividido em segmentos homogêneos, possuindo as mesmas características funcionais e estruturais. Com os segmentos divididos, foram calculados os valores característicos das deflexões para poder calcular a espessura do reforço do pavimento pelo método TECNAPAV. A última etapa consistiu no emprego da metodologia DNER-PRO 159/85 para duas simulações: Confirmar a espessura de reforço para uma possível restauração do pavimento, definindo a porcentagem de trincamento para o último ano de análise de restauração, para metodologia global e metodologia do DNIT 006/2003; Calculou-se para as duas metodologias o ano em que o pavimento deverá sofrer uma intervenção de restauração, utilizando as restrições de desempenho. Logo após comparou-se os resultados das duas avaliações e discutiu-se os resultados.

72 71 4 ESTUDO EXPERIMENTAL 4.1 OBTENÇÃO DOS DADOS O segmento em estudo da Rodovia SC -108 está localizado na região Norte do Estado de Santa Catarina, compreendendo as Cidades de Guaramirim e Massaranduba, totalizando um trecho total disponibilizado de 5 km. A rodovia é composta por duas faixas de 3,50 m de largura, em cada sentido, possuindo um total de 7,00 m de pista de rolamento. O sentido das faixas é demonstrado através da Figura 36, onde a Faixa 1 possui sentido de Guaramirim para Massaranduba (faixa esquerda) e a Faixa 5 sentido de Massaranduba para Guaramirim (faixa direita). Figura 36 Sentido das Faixas Guaramirim FAIXA 5 FAIXA 1 Massaranduba Fonte: DEINFRA (2012) Para melhor visualização, a seguir segue exemplo dos dados conforme planilhas originais obtidas junto ao DEINFRA. O relatório de avaliação dos defeitos teve como base as leituras efetuadas pelo equipamento SCAN VIAS 3D, sendo inventariado um trecho total de 5 quilômetros, para os dois sentidos da rodovia, referenciados arbitrariamente de Km 0+0 ao Km 5+0. As coordenadas dos defeitos foram obtidas pelo Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS 2000), que é o novo sistema de referência geodésico para o Sistema Geodésico Brasileiro e para as atividades da Cartografia Brasileira. As Figuras 37 e 38 ilustram o levantamento dos defeitos.

73 72 Figura 37 Relatório de defeitos Faixa 1 RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - DEFEITOS Fonte: DEINFRA (2014) DATA 07/04/2014 TRECHO: Guaramirim - Massaranduba Início Fim RODOVIA: SC-108 FAIXA: '44,5404" '44,92" SENTIDO: Massaranduba (SUL) '46,7760" '41,66" Localização Coordenadas Área de Largura Comprimento Influência Defeito (Km) N E (m) (m) (m²) '44,5404" '46,7760" 0,18 0,74 0,13 Trincas isoladas '45,4584" '47,7804" 0,12 0,57 0,07 Trincas isoladas '45,4584" '47,7804" 0,61 0,55 0,34 Descascamento de camada asfáltica '49,2708" '51,7080" 0,12 0,90 0,11 Trincas isoladas '49,3392" '51,7620" 0,09 0,79 0,07 Trincas isoladas Localização (Km) Figura 38 Relatório de defeitos Faixa 5 Fonte: DEINFRA (2014) DATA 07/04/2014 TRECHO: Guaramirim - Massaranduba Início Fim RODOVIA: SC-108 FAIXA: '44,94" '46,85" N RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - DEFEITOS Coordenadas E SENTIDO: Guaramirim (NORTE) '41,56" '03,22" Largura (m) Comprimento (m) Área de Influência (m²) Defeito '44,9496" -49 0'41,5692" Início do trecho '44,7012" -49 0'41,3784" 0,17 1,42 0,25 Trincas isoladas '44,6472" -49 0'41,3496" 0,59 1,07 0,63 Descascamento de microrrevestimento '44,5176" -49 0'41,2524" 0,68 0,55 0,37 Descascamento de microrrevestimento '44,4600" -49 0'41,2128" 1,03 1,93 1,98 Remendo em mau estado As deflexões nas faixas medidas pelo Falling Weight Deflectometer, foram fornecidas para todo o trecho da rodovia SC-108, totalizando um comprimento de 472,724 quilômetros. As suas coordenadas foram obtidas através do Sistema SAD- 69. Verificou-se a necessidade de identificar qual quilometragem das deflexões equivaleria ao marco zero definido pelos defeitos. Primeiramente, com o programa Google Earth, identificou-se o início do trecho em estudo, para isto, com os valores obtidos do levantamento dos defeitos verificouse que a localização inicial para o trecho era o ponto B, sentido Massaranduba Guaramirim, onde pode ser notado na Figura 34, sendo este ponto equivalente ao quilômetro Com ajuda do Sistema Posição, foi necessário transformar as coordenadas das deflexões para o Sistema Sirgas Após a transformação das coordenadas, com a ajuda do Google Earth, lançaram-se vários pontos para poder verificar qual quilômetro das deflexões se aproximava mais ao marco zero e concluiu-se que o

74 73 quilômetro das deflexões equivalia ao quilômetro definido como marco zero do estudo dos defeitos. O exemplo de como os valores das deflexões são obtidos podem ser observados nas Figuras 39 e 40. Figura 39 Medidas das deflexões Faixa 5 GOVERNO DE SANTA CATARINA SECRETARIA DE ESTADO DA INFRAESTRUTURA DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS GERÊNCIA DE PLANEJAMENTO DE INFRAESTRUTURA SC-108 Sentido: Norte Trecho: ao Faixa: 05 DEFLEXÃO (1 x 10-2 mm) Temperatura Localização FWD D0 FWD D1 FWD D2 FWD D3 FWD D4 FWD D5 FWD D6 Lat. Long. Ar Pav. Km (0 cm) (20 cm) (30 cm) (45 cm) (60 cm) (90 cm) (120 cm) Carga (Kgf) Data Hora Observações , , ,5 26,6 20,4 12,9 7,0 3,0 1, /06/12 11: , , ,6 34,5 29,5 24,4 18,0 12,7 9, /06/12 11: , , ,9 19,5 13,2 9,5 5,3 4,0 2, /06/12 11: , , ,3 38,0 31,6 24,9 18,1 12,5 8, /05/12 16:49 Fonte: DEINFRA (2012) Figura 40 Medidas das deflexões Faixa 1 GOVERNO DE SANTA CATARINA SECRETARIA DE ESTADO DA INFRAESTRUTURA DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS GERÊNCIA DE PLANEJAMENTO DE INFRAESTRUTURA SC-108 Sentido: Sul Trecho: ao Faixa: 01 DEFLEXÃO (1 x 10-2 mm) Temperatura Localização FWD D0 FWD D1 FWD D2 FWD D3 FWD D4 FWD D5 FWD D6 Lat. Long. Ar Pav. Km (0 cm) (20 cm) (30 cm) (45 cm) (60 cm) (90 cm) (120 cm) Carga (Kgf) Data Hora Observações , , ,7 15,4 11,7 7,9 4,7 2,8 1, /06/12 15: , , ,3 14,8 10,0 6,7 4,6 3,2 2, /06/12 15: , , ,9 20,7 15,2 10,0 6,1 4,0 2, /06/12 15: , , ,3 22,3 17,0 11,7 7,5 5,0 3, /06/12 15:12 Fonte: DEINFRA (2012) Para a irregularidade, o comprimento total do trecho inventariado pelo perfilômetro a laser foi de 472,724 quilômetros. Para poder prosseguir com os cálculos, realizou-se o mesmo procedimento calculado nas deflexões, para encontrar a quilometragem aproximada e tabular o início do trecho, verificou-se que o quilômetro da irregularidade era equivalente ao quilômetro dos defeitos. As Figuras 41 e 42 demonstram como os dados da irregularidade foram fornecidos pelo DEINFRA.

75 74 GOVERNO DE SANTA CATARINA SECRETARIA DE ESTADO DA INFRAESTRUTURA DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS GERÊNCIA DE PLANEJAMENTO DE INFRAESTRUTURA Levantamento com Perfilômetro Laser Realização: PAVESYS ENGENHARIA Data: Contratantes: DEINFRA Equipamento: Perfilômetro BarraLaser Operador: Jose Antonio Localização: SC108 Sentido: Norte Faixa: 5 Trecho: km 472,724 ate km 0,00 Distância entre Sensores (cm): Figura 41 Irregularidade da Faixa 5 Inicio Fim IRI IRI Esq IRI Dir (km) (km) Médio Latitude(sad69) Longitude(sad69) Obs ,32 4,72 4,52-29, , ,04 4,81 4,43-29, , ,63 3,04 3,34-29, , ,04 3,52 3,28-29, , , , Lombada Fonte: DEINFRA (2012) GOVERNO DE SANTA CATARINA SECRETARIA DE ESTADO DA INFRAESTRUTURA DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS GERÊNCIA DE PLANEJAMENTO DE INFRAESTRUTURA Levantamento com Perfilômetro Laser Realização: PAVESYS ENGENHARIA Data: Contratantes: DEINFRA Equipamento: Perfilômetro BarraLaser Operador: Jose Antonio Localização: SC108 Sentido: Sul Faixa: 1 Trecho: km 0,00 ate km 472,724 Distância entre Sensores (cm): Figura 42 Irregularidade Faixa 1 Inicio Fim IRI IRI Esq IRI Dir (km) (km) Médio Latitude(sad69) Longitude(sad69) Obs ,29 3,12 3,20-26, , ,12 3,05 3,09-26, , ,20 2,83 3,01-26, , ,63 3,53 3,58-26, , Fonte: DEINFRA (2012)

76 75 A camada de espessura do pavimento, medida através do GPR foi fornecida para o trecho de 5 quilômetros. Para o trecho em estudo, a espessura da camada betuminosa existente foi de 10 cm, este valor foi obtido através da média das espessuras medidas do revestimento na Faixa 5. Estes dados podem ser observados através das Figuras 43 e 44. Figura 43 Avaliação do Pavimento Faixa 5 Localização (km) RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - GPR DATA 23/04/2014 TRECHO: Massaranduba - Guaramirim Início Fim RODOVIA: SC-108 FAIXA: 5-26, ,4796 EXTENSÃO 5 km SENTIDO: Guaramirim (Norte) -49, ,0008 Espessuras (m) Revestimento Base + Sub-base Observações ,110 0,130 0,000 0, ,100 0,137 0,000 0, ,106 0,133 0,000 0, ,099 0,137 0,000 0,236 Fonte: DEINFRA (2014) Localização (km) Figura 44 Avaliação do Pavimento Faixa 1 RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - GPR Fonte: DEINFRA (2014) DATA 23/04/2014 TRECHO: Guaramirim - Massaranduba Início Fim RODOVIA: SC-108 FAIXA: 1-26, ,6124 EXTENSÃO 5,00 km SENTIDO: Massaranduba (Sul) -48, ,0115 Revestimento Espessuras (m) Base + Sub-base ,129 0,380 0,251 0, ,135 0,361 0,226 0, ,129 0,388 0,259 0, ,133 0,380 0,247 0,000 Observações 4.2 ANÁLISE DOS DEFEITOS Com os dados inventariados pelo equipamento SCAN VIAS, foi realizada tabulação dos defeitos conforme dois cenários distintos. Primeiramente, calculou-se o somatório dos defeitos levantados pelo equipamento para todo o trecho de 3 quilômetros, considerando o marco inicial no ponto sentido Massaranduba Guaramirim, denominando dessa maneira a Faixa global 5 e Faixa global 1. Em seguida, com os mesmos dados obtidos do levantamento dos defeitos aplicou-se a metodologia do DNIT 006/2003, na qual o trecho é subdivido em estações

77 76 espaçadas a cada 20 metros uma das outras, em faixas alternadas, sendo que a área inventariada de cada estação foi de 3 metros para montante e 3 metros para jusante do ponto marcado. Obteve-se um total de 75 estações para cada faixa. Dentre os defeitos encontrados na rodovia pode-se citar a trinca isolada, trinca interligada (jacaré), remendo em mau estado, descascamento de microrrevestimento, descascamento de camada asfáltica, panelas e deformação da trilha de roda maior que 20 mm. As Tabelas 18 e 19 demonstram o quantitativo dos defeitos levantados pelo método global. Já os Apêndices A e B demonstram o quantitativo dos defeitos levantados pela metodologia do DNIT. Estação Localização Inicial (Km) Localização Final (Km) Tabela 18 Somatório dos defeitos Faixa global 5 RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - DEFEITOS TRECHO: Guaramirim - Massaranduba RODOVIA: SC FAIXA: GLOBAL 5 SENTIDO: Guaramirim (NORTE) Defeito/ Área de influência (m2) TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Fonte: A autora Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm ,58 84,85 45,39 2,34 0,85 48, ,18 64,57 43,99 4,05 17, ,90 90,54 33,15 0,85 0, ,77 78,26 17,60 4,49 0, ,12 262,99 36,16 0,40 1, ,47 104,44 19, ,61 41,66 14,12 3,05 3, ,59 81,33 3,36 1, ,46 148,98 30,03 0,13 0,26 0, ,14 202,78 70, ,21 18, ,37 257,38 1,71 0,12 0, ,15 268,95 15,86 0, ,08 88,66 1, ,09 53,14 4,78 0,26 9,10 TOTAL 45, ,74 356,59 16,89 25,26 0,31 57,13

78 77 Estação Localização Inicial (Km) Localização Final (Km) Tabela 19 Somatório dos defeitos Faixa global 1 RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO - DEFEITOS TRECHO: Guaramirim - Massaranduba RODOVIA: SC FAIXA: GLOBAL 1 SENTIDO: Massaranduba (SUL) Defeito/ Área de influência (m2) TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Fonte: A autora Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm ,96 122,45 65,92 0, ,00 87,91 2,75 1,24 0, ,85 35,46 5,44 0,51 0, ,00 85,90 12,57 2,27 0,06 0, ,90 134,96 33,38 0, ,78 44,52 3,88 1, ,42 20,38 11, ,21 4,35 8, ,66 52, ,20 123,04 14, ,73 6, ,09 188,20 36, ,20 82,12 12,83 0, ,70 136,78 4, ,76 37, ,32 TOTAL 75, ,27 219,55 5,90 0,06 0,56 0,00 Após quantificar os defeitos, aplicou-se uma análise estatística dos dados em duas situações: Calculou-se o erro relativo para o trecho de 3 quilômetros. Calculou-se o erro relativo para cada quilômetro isolado. Com os dados levantados, agrupou-se os defeitos semelhantes para as duas faixas, obtendo um valor total de defeitos para a rodovia. A Tabela 20 demonstra o somatório dos defeitos para a metodologia aplicada da norma DNIT 006/2003 e a Tabela 21 demonstra o somatório total de defeitos de modo global, ambos para o trecho de 3 quilômetros.

79 78 Tabela 20 Defeitos Conforme DNIT 006/2003 Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm 5 6,51 262,21 50,96 0,53 2,59 0,00 0,00 1 9,60 187,52 15,71 0,11 0,00 0,15 0,00 TOTAL 16,11 449,73 66,67 0,64 2,59 0,15 0,00 Fonte: A autora Tabela 21 Defeitos Globais Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm GLOBAL 5 45, ,74 356,59 16,89 25,26 0,31 57,13 GLOBAL 1 75, ,27 219,55 5,90 0,06 0,56 0,00 TOTAL 121, ,01 576,14 22,79 25,32 0,87 57,13 Fonte: A autora O trecho calculado pelo método da norma DNIT 006/2003 possui 75 estações em cada faixa, e como a rodovia é composta de dois sentidos, obteve-se 150 estações totais. Através da Figura 11, nota-se que cada estação pelo método do DNIT (2003b) possui um comprimento de 6 metros, e a largura da faixa adotada foi de 3,5 metros, dessa maneira, pode-se dizer que a área total inventariada é calculada pelo número de estações por área de uma estação (21 m²), que totalizou um valor de 3150 m². Já para o valor global, onde para o levantamento dos defeitos é considerada toda a área do pavimento, a área inventariada é dada pelo comprimento total do trecho de 3000 metros vezes a largura total da pista de rolamento, sendo de 7,0 metros, totalizando um valor de m².

80 79 Para poder realizar a comparação dos defeitos pelos dois métodos, foi necessário calcular a expansão de cada defeito levantado pelo método do DNIT (2003b), que demonstra o quanto este defeito equivale para a área inventariada de m². Por exemplo, para o cálculo da expansão da Trinca isolada tabulou-se seu valor total de 16,11 m² de área de influência (Tabela 20), o qual equivale para uma área inventariada de 3150 m² e transformou-se esse valor para quanto deveria valer se fosse para toda a região a ser inventariada de m². Este procedimento foi realizado para todos os defeitos respectivamente. A Figura 45 demonstra o exemplo deste cálculo. Figura 45 Cálculo da expansão para trinca isolada TR isolada 16, x x= 107,4 Fonte: A autora Após obter toda a expansão dos defeitos, foi realizada uma tabela, na qual consta a identificação dos defeitos, a área de influência de cada defeito denominada de estações, a sua respectiva expansão, o valor global do defeito e o valor porcentual do erro relativo. Para o cálculo do erro relativo foi necessário utilizar a expressão 15: erro relativo = valor aproximado valor exato valor exato 100 (15) No qual, o valor aproximado é referente ao valor da expansão calculado e o valor exato é o valor global de cada defeito. Para o trecho de 3 quilômetros, o erro relativo pode ser verificado através da Tabela 22. Para obter conclusões mais concretas e verificar em quais regiões da rodovia houve maior divergência entre as duas metodologias, optou-se por realizar o mesmo procedimento descrito anteriormente para cada quilômetro isolado.

81 80 Tabela 22 Erro relativo três quilômetros Defeito/ Área de influência (m2) DNIT 006/2003 Estações Expansão Global Erro Relativo (%) TR Isolada 16,11 107,40 121,24 11,42 TR Interligada 449, , ,01 7,80 Remendo em mau estado Descascamento do microrrevestimento Descascascamento de camada asfáltica 66,67 444,47 576,14 22,85 0,64 4,27 22,79 81,28 2,59 17,27 25,32 31,81 Panelas 0,15 1,00 0,87 14,94 Deformação da trilha de roda > 20mm 0,00 0,00 57,13 100,00 Fonte: A autora Dividiu-se o comprimento total em 3 partes de 1000 metros, cada quilômetro possui um total de 50 estações, portanto a área inventariada pelo DNIT (2003b) foi de 1050 m² e pelo método SCAN VIAS foi de 7000 m². O cálculo da expansão da trinca isolada para o primeiro quilômetro é demonstrado pela Figura 46. Este procedimento foi aplicado respectivamente para cada defeito em cada quilômetro isolado. Figura 46 Cálculo da expansão para trinca isolada do primeiro quilômetro TR isolada 11, x 7000 x= 78,2 Fonte: A autora As Tabelas 23, 24 e 25 exemplificam os defeitos levantados para o primeiro quilômetro e o erro relativo.

82 81 Tabela 23 Defeitos primeiro quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm 5 4,70 145,26 9,15 0,53 2,34 0,00 0,00 1 7,03 59,85 13,25 0,11 0,00 0,09 0,00 TOTAL 11,73 205,11 22,40 0,64 2,34 0,09 0,00 Fonte: A autora Tabela 24 Defeitos globais primeiro quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm GLOBAL 5 29,55 581,21 176,29 12,13 20,48 0,00 48,03 GLOBAL1 67,49 511,20 123,94 5,90 0,06 0,50 0,00 TOTAL 97, ,41 300,23 18,03 20,54 0,50 48,03 Fonte: A autora Tabela 25 Erro relativo primeiro quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) DNIT 006/2003 Estações Expansão Global Erro Relativo (%) TR Isolada 11,73 78,20 97,04 19,41 TR Interligada 205, , ,41 25,17 Remendo em mau estado Descascamento do microrrevestimento 22,40 149,33 300,23 50,26 0,64 4,27 18,03 76,34

83 82 Defeito/ Área de influência (m2) Descascascamento de camada asfáltica DNIT 006/2003 Estações Expansão Global Erro Relativo (%) 2,34 15,60 20,54 24,05 Panelas 0,09 0,60 0,50 20,00 Deformação da trilha de roda > 20mm 0,00 0,00 48,03 100,00 Fonte: A autora As Tabelas 26, 27 e 28 exemplificam os defeitos levantados para o segundo quilômetro e o erro relativo. Tabela 26 Defeitos segundo quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm 5 1,73 69,94 27,94 0,00 0,00 0,00 0,00 1 1,32 52,67 1,13 0,00 0,00 0,00 0,00 TOTAL 3,05 122,61 29,07 0,00 0,00 0,00 0,00 Fonte: A autora Tabela 27 Defeitos Globais segundo quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm GLOBAL 5 15,27 579,19 137,78 4,41 4,17 0,31 0,00 GLOBAL1 4,49 252,01 41,61 0,00 0,00 0,00 0,00 TOTAL 19,76 831,20 179,39 4,41 4,17 0,31 0,00 Fonte: A autora

84 83 Defeito/ Área de influência (m2) Tabela 28 Erro relativo segundo quilômetro DNIT 006/2003 Estações Expansão Global Erro Relativo (%) TR Isolada 3,05 20,33 19,76 2,90 TR Interligada 122,61 817,40 831,20 1,66 Remendo em mau estado Descascamento do microrrevestimento Descascascamento de camada asfáltica 29,07 193,80 179,39 8,03 0,00 0,00 4,41 100,00 0,00 0,00 4,17 100,00 Panelas 0,00 0,00 0,31 100,00 Deformação da trilha de roda > 20mm 0,00 0,00 0,00 0,00 Fonte: A autora As Tabelas 29, 30 e 31 exemplificam os defeitos levantados para o terceiro quilômetro e o erro relativo. Tabela 29 Defeitos terceiro quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm 5 0,08 47,01 13,87 0,00 0,25 0,00 0,00 1 1,25 75,00 1,33 0,00 0,00 0,06 0,00 TOTAL 1,33 122,01 15,20 0,00 0,25 0,06 0,00 Fonte: A autora

85 84 Tabela 30 Defeitos globais terceiro quilômetro Defeito/ Área de influência (m2) FAIXA TR isolada TR interligada (jacaré) Remendo em mau estado Descascamento de microrrevestimento Descascamento de camada asfáltica Panelas Deformação da trilha de roda > 20mm GLOBAL 5 0,69 873,34 42,52 0,35 0,61 0,00 9,10 GLOBAL1 3,75 455,06 54,00 0,00 0,00 0,06 0,00 TOTAL 4, ,40 96,52 0,35 0,61 0,06 9,10 Fonte: A autora Defeito/ Área de influência (m2) Tabela 31 Erro relativo terceiro quilômetro DNIT 006/2003 Estações Expansão Global Erro Relativo (%) TR Isolada 1,33 8,87 4,44 99,70 TR Interligada 122,01 813, ,4 38,77 Remendo em mau estado Descascamento do microrrevestimento Descascascamento de camada asfáltica 15,2 101,33 96,52 4,99 0,00 0,00 0,35 100,00 0,25 1,67 0,61 173,22 Panelas 0,06 0,40 0,06 566,67 Deformação da trilha de roda > 20mm 0,00 0,00 9,10 100,00 Fonte: A autora Como era esperado, conclui-se que quanto menor o segmento avaliado, maior a divergência dos dados encontrados para a quantificação dos defeitos conforme DNIT 006/2003 e metodologia global. As Figuras 47 e 48 exemplificam alguns dos tipos de defeitos encontrados no local em estudo.

86 85 Figura 47 Defeitos da Rodovia SC-108 Fonte: A autora Figura 48 Defeitos do segmento em estudo Fonte: A autora

87 DIVISÃO EM SEGMENTOS HOMOGÊNEOS O trecho em estudo possui extensão de aproximadamente 3000 metros, a extensão de projeto foi dividida de maneira a estabelecer análises para segmentos com comportamentos homogêneos. Os parâmetros utilizados para a divisão foram: valores de irregularidade e valores de deflexão, já que o trecho apresenta os mesmos dados de tráfego e camadas do pavimento. Foi empregado o método das diferenças acumuladas preconizado pela AASHTO para a divisão dos segmentos. As Tabelas 32, 33, 34 e 35 exemplificam os valores obtidos das diferenças acumuladas para as irregularidades e deflexões. Tabela 32 Cálculo de valores acumulados das diferenças para IRI Faixa 1 IRI (m/km) Localização Faixa Valor Dif. (Km) 1 médio Acum ,74 0,03 0, ,77 0,06 0, ,48 0,77 0, ,56-0,15 0, ,15 0,44 1, ,51 0,80 1, ,82 0,11 2, ,26-0,45 1, ,29-0,42 1, ,33-0,38 0, ,54-0,17 0, ,04-0,67 0, ,95-0,76-0, ,70-1,01-1, ,03 1,32-0, ,15 0,44 0,00 Média 2,71 Fonte: A autora

88 87 Tabela 33 Cálculo de valores acumulados das diferenças para IRI Faixa 5 IRI (m/km) Localização Faixa Valor Dif. (Km) 5 médio Acum ,54-0,05-0, ,49-0,10-0, ,59 0,00-0, ,64 0,05-0, ,60 0,01-0, ,65 0,06-0, ,26 1,67 1, ,54-0,05 1, ,96-0,63 0, ,93-0,66 0, ,37-0,22 0, ,27-0,32-0, ,39-0,20-0, ,45-0,14-0, ,83 0,24-0, ,89 0,30 0,00 Média 2,59 Fonte: A autora Tabela 34 Cálculo de valores acumulados das diferenças para deflexões Faixa 1 Localização (Km) Faixa 1 Deflexões (0,01 mm) Valor médio Dif. Acum ,3 13,7 13, ,6-1,1 12, ,5 15,8 28, ,2 9,6 38, ,4 2,8 40, ,9-18,8 22, ,4-15,2 6, ,7-12,0-5, ,8 5,1 0,0 Média 35,6 Fonte: A autora

89 88 Tabela 35 Cálculo de valores acumulados das diferenças para deflexões Faixa 5 Localização (Km) Faixa 5 Deflexões (0,01 mm) Valor médio Dif. Acum ,8-2,4-2, ,8-3,4-5, ,8 32,6 26, ,1 31,9 58, ,7-6,5 52, ,7-13,5 38, ,6-17,6 21, ,4-7,8 13, ,7-13,5 0,0 Média 38,2 Fonte: A autora Como foram fornecidos dados para irregularidade e deflexões nas duas faixas da rodovia (direita e esquerda) plotou-se os gráficos para a faixa esquerda (faixa 1) e a faixa direita (faixa 5). Os Gráficos 1, 2,3 e 4 exemplificam visualmente os valores das diferenças acumuladas. Gráfico 1 Gráfico IRI faixa esquerda 3,00 IRREGULARIDADE - FAIXA ESQUERDA 2,00 1,00 0,00-1, ,00 Dif. Acum. Fonte: A autora

90 89 Gráfico 2 Gráfico Deflexões faixa esquerda 50,0 DEFLEXÕES - FAIXA ESQUERDA 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0-10, Fonte: A autora Gráfico 3 Gráfico IRI faixa direita IRREGULARIDADE - FAIXA DIREITA 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0, ,00 Fonte: A autora

91 90 Gráfico 4 Gráfico Deflexões faixa direita DEFLEXÕES - FAIXA DIREITA 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00-10,00-20, Fonte: A autora Os gráficos permitem visualizar os distintos comportamentos dos valores para as duas faixas ao longo da extensão do trecho. Para definir os segmentos homogêneos escolheu-se a pior situação, optando pela faixa da direita, onde na irregularidade obteve-se valores medidos maiores. Tabela 36. O trecho foi subdivido em 4 segmentos homogêneos (SH), representados pela Segmentos Tabela 36 Segmentos Homogêneos Localização Inicial (Km) Localização Final (Km) Extensão (m) SH SH SH SH TOTAL 3045 Fonte: A autora 4.4 CÁLCULOS DOS VALORES CARACTERÍSTICOS Para cada segmento homogêneo, foram calculados os valores característicos de irregularidade e deflexão, valores que são empregados na definição das soluções de restauração. Na Tabela 37 são apresentados os resultados obtidos para os valores característicos da deflexão e na Tabela 38, valores da irregularidade.

92 91 Tabela 37 Determinação valor característico da deflexão D 0 (x0,01mm) Segmentos SH 01 SH 02 (tentativa 1) SH 02 (tentativa 2) SH 03 SH 04 Localização (Km) , , , , , , , , , , ,80 Valores Média Desvio Intervalo de aceitação cv Valor Característico (FWD) 27,55 4,03 31,58 23,52 0,15 31,58 25,67 5,61 31,28 20,05 0,22 31,28 22,65 2,90 25,55 19,75 0,13 25,55 70,45 0,49 70,94 69,96 0,01 70,94 35,30 0,71 36,01 34,59 0,02 36,01 Fonte: A autora Tabela 38 Determinação do valor característico da irregularidade IRI (m/km) Segmentos SH 01 (tentativa 1) SH 01 (tentativa 2) SH 02 SH 03 SH 04 Localização (Km) , , , , , , , , , , , , , , , , , ,54 Valores Média Desvio Intervalo de aceitação cv Valor Característico (IRI) 2,72 0,24 2,96 2,48 0,09 2,96 2,86 0,04 2,90 2,82 0,01 2,90 2,24 0,25 2,74 1,75 0,11 2,49 3,04 0,82 4,26 1,81 0,27 3,85 2,54 0,05 2,59 2,49 0,02 2,59 Fonte: A autora

93 DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO MÉTODO DNER-PRO 269/ Conversão da Deflexão de FWD para Viga Benkelman Devido ao levantamento da deflexão ter sido realizado pelo equipamento FWD, necessitou-se calcular um valor equivalente desta deflexão à Viga Benkelman. Para isto, o Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (DNIT, 2006) sugere estudar a Dissertação de Mestrado da Engenheira Clarisa Beatriz Sandoval Borges (2001), intitulada Estudo Comparativo entre Medidas de Deflexão com a Viga Benkelman e FWD em Pavimentos da Malha Rodoviária Estadual de Santa Catarina. Dentre os vários modelos apresentados pela autora, foram utilizadas as equações 16 e 17, elaboradas para revestimentos com espessura média de 10,0 centímetros. D CVB = 1,486 x D CFWD 11,144 (16) D CVB = 1,237 x D CFWD (17) Sendo D CVB e D CFWD as deflexões características da Viga Benkelman e do FWD, respectivamente. Para a conversão, escolheu-se a pior situação para cada segmento homogêneo, na qual resulta em um valor maior de deflexão convertido. Para os segmentos 01, 02 e 04 aplicou-se a equação 17 e para o segmento 03 a equação 16. A Tabela 39 relata os resultados obtidos. Tabela 39 Conversão Deflexões Segmentos Valor Característico (FWD) Valor Característico (VB) SH 01 31,58 39,06 SH 02 25,55 31,61 SH 03 70,94 94,27 SH 04 36,01 44,54 Fonte: A autora

94 Dimensionamento TECNAPAV Considerando o solo como sendo tipo II (I1=1 e I2=0), a espessura efetiva (hef) foi calculada através da fórmula 12 apresentada na página 63. A norma dispõe que para casos onde a espessura efetiva for maior do que a espessura da camada existente, deve-se adotar hef = he. O valor da camada da espessura betuminosa existente em estudo foi de 10 centímetros, portanto, para os segmentos 01, 02 e 04 aplicou-se esta metodologia pois os valores de hef obtidos foram superiores a 10 centímetros. Devido ao não fornecimento do número N (número de repetições da carga do eixo padrão 8,2 t por ano considerado equivalente aos eixos dos veículos comerciais da frota circulante) estudou-se a Dissertação de Mestrado do Engenheiro Alexandre de Oliveira (2007), intitulada Contribuição à Avaliação do Desempenho dos Pavimentos na Região de Rochas de Embasamento Cristalino em Santa Catarina. Onde o autor estudou a malha rodoviária estadual de Santa Catarina, e calculou os valores de N para a metodologia da USACE e da AASHTO, para os anos de 1990, 1995, 1997 e Portanto, para o valor N da rodovia em estudo SC-108, atribuiu-se a ordem número 39 da relação obtida pelo autor, realizada pela metodologia da USACE no ano de 2001, obtendo um valor N de 2,88 x 10 7 (Figura 49). Figura 49 Cálculo número N para a malha Estadual de Santa Catarina Fonte: Oliveira (2007), adaptada pela autora Para a obtenção da deflexão máxima admissível (Dadm), usou-se o número N de solicitações de tráfego descrito acima, e aplicou-se na expressão 13 da página 66.