MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS

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1 GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni Estrutura constituída por um sistema em camadas de espessuras finitas, sobrespostamente compactadas e que estão assentes sobre um semi-espaço infinito que exerce a função de fundação(subleito) FUNÇÕES Receber as cargas impostas pelo tráfego de veículos e as redistribuir para os solos da fundação(subleito) Proporcionar condições satisfatórias de velocidade, segurança, conforto e economia no transporte de pessoas e mercadorias REQUISITOS Estabilidade Resistência a esforços verticais, horizontais, de rolamento, frenagem e aceleração centrípeta nas curvas Durabilidade Regularidade longitudinal Resistência ao intemperismo Apresentar uma superfície impermeável Podem sofrer deformações, dentro de certos limites, sem se romperem Construídos em camadas de materiais granulares, sem resistência acentuada à compressão e tração, e por revestimentos betuminosos As camadas devem trabalhar em conjunto, cada uma delas absorvendo parte das solicitações impostas e transmitindo o restante às camadas localizadas em níveis inferiores 1

2 Têm sensível rigidez à flexão e não podem sofrer deformações acentuadas sem se romperem, trabalhando, assim, à tração Têm na resistência à tração o fator preponderante para o seu dimensio-namento Constituídos basicamente por uma placa de concreto que praticamente absorve toda a solicitação, distribuindo-a em uma grande área Não possui função estrutural específica de resistir e distribuir esforços oriundos do tráfego Sua função é garantir uniformidade ao apoio daplaca nosolo defundação 2

3 Ocorre imediatamente Desaceleração do após As valor a deflexões da se mantêm construção, deflexão devidocom à compactação estabilização aproximadamente ao constantes, adicional pela fim açãodesta do dentro tráfego fase de um nível admissível Crescimento Exteriorização aceleradodos efeitos da ruína do das deflexões pavimento: fissuras, trincas e deformações permanentes Vida útil de um pavimento (Senço, 1997) CAUSAS Solicitações do tráfego: associadas, principalmente, à carga por eixo, ao tipo de eixo, ao tipo de rodagem, à pressão de enchimento dos pneus e ao tipo de suspensão Solicitações climáticas: principalmente variações de temperatura e de teor de umidade PARÂMETROS DE REFERÊNCIA Condições de superfície Condições estruturais Condições de rugosidade longitudinais Avaliação das solicitações do tráfego Condições de aderência pneu/pavimento DNIT 005/ TER DNIT 006/ PRO DNIT 007/ PRO DNIT 008/ PRO DNIT 009/ PRO 3

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5 5 GRUPOS [TRÊS GRUPOS COM 4 PESSOAS E DOIS GRUPOS COM 5 PESSOAS] UMA NORMA POR GRUPO SORTEIO LEITURA E DISCUSSÃO COM OS COLEGAS APRESENTAÇÃO EM FORMA DE SEMINÁRIO: QUINTA-FEIRA, 29/06/2017, 11:00HS TEMPO MÁXIMO DE APRESENTAÇÃO: 15 MINUTOS FORMA DE APRESENTAÇÃO: LIVRE ESCOLHA [POWER POINT, QUADRO BRANCO, ETC.] QUEM PODE APRESENTAR: LIVRE ESCOLHA [UM REPRESENTANTE, TODOS, DOIS OU MAIS] AVALIAÇÃO DO PROCESSO: DE 0 A 10 PONTOS / PESO NA MÉDIA FINAL = 20% GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni Se a pista estiver molhada, esses fatores reduzem as distâncias de frenagem e garantem a dirigibilidade Interferem na aderência: Agregado Textura da superfície de rolamento Presença de água, neve ou gelo na pista Geometria da via Tipo de pneu Velocidade do veículo Tipo de revestimento e método construtivo Temperatura do pavimento Sistema de freios e de suspensão dos veículos Carga de roda Presença de óleo, borracha, etc., sobre a pista Atrito Pneu-Pavimento Aderência Aderência Resistência à Derrapagem 5

6 HIDROPLANAGEM OU AQUAPLANAGEM Zona 1: pneu empurra água formando uma onda (ausência de contato pneu-pavimento) Zona 2: contato parcial entre pneu-pavimento Zona 3: teoricamente, sem a presença de água (contato total entre pneu-pavimento) %dasáreaséfunçãode: Velocidade do veículo Pressão de inflação do pneu Textura da superfície do pavimento A causa da Hidroplanagem é chamada de Arrasto Hidrodinâmico Condições de aderência pneu-pavimento ASTM E Standard test method for measuring pavement macrotexture depth using a volumetric technique Método da Mancha de Areia Avaliação MACROTEXTURAL dos agregados ASTM E303 Method for Measuring Surface Frictional Properties Using the British Pendulum Tester Método do Pêndulo Britânico Avaliação da resistência de superfícies úmidas à derrapagem - MICROEXTRUTURA MACROTEXTURA: são asperezas superficiais do pavimento causadas pelas protuberâncias causadas pelo agregado com comprimento de onda de 0,5 a 50mm e amplitude de 0,2 a 10mm. RELAÇÕES: atrito em altas velocidades; capacidade do pavimento drenar a água superficial evitando o fenômeno da hidroplanagem; formação de spray; formação do espelho noturno; aumento no consumo de combustível; desgaste dos pneumáticos; excessivos níveis de ruído. MICROTEXTURA: relacionada a própria superfície do agregado mineral, a qual pode ser áspera ou polida, cujos comprimentos de onda variam entre 0 a 0,5mm e amplitude de 0 a 0,2mm. RELAÇÕES: depende das propriedades mineralógicas dos agregados; de fundamental importância para romper o filme de água quando do contato pneu/pavimento. 6

7 MÉTODO DA MANCHA DE AREIA Limpa-se a superfície com auxílio de escova de mão macia, posteriormente, espalha-se, com movimentos circulares de um dispositivo apropriado (espalhador de madeira com revestimento de borracha) na superfície do pavimento, um volume conhecido de areia ou microesferas de vidro (25.000mm³ ± 150mm³). Mede-se o tamanho da mancha em 4 direções, e então, com a média, calcula-se a altura da macrotextura, ou altura de areia, pela equação: Onde: H S = altura média da mancha de areia (mm) V = mm³ D m = diâmetro médio da mancha de areia (mm) MÉTODO DA MANCHA DE AREIA MÉTODO DA MANCHA DE AREIA MÉTODO DO PÊNDULO BRITÂNICO O Pêndulo Britânico é um equipamento portátil cujo princípio de funcionamento baseia-se em um pêndulo com uma base de borracha, que é lançado em direção ao pavimento molhado, com o objetivo de medir-se a perda de energia, quando a sapata de borracha desliza sobre a superfície do pavimento. As condições do ensaio foram definidas de tal forma que os valores apresentados no mostrador do equipamento correspon-deram ao Valor de Resistência à Derrapagem (VRD) de um pneumático padrão derrapando sobre o pavimento a 48 km/h. 7

8 MÉTODO DO PÊNDULO BRITÂNICO MÉTODO DO PÊNDULO BRITÂNICO REBOQUE DE DERRAPAGEM DE RODA TRAVADA Este procedimento mede a força de atrito numa roda de teste travada quando arrastada sobre a superfície úmida de um pavimento, com seu plano principal paralelo à direção do movimento e perpendicular ao pavimento. A velocidade padrão de referência é 65 km/h e os resultados são expressos como um coeficiente de atrito (FN, friction number). 8

9 REBOQUE DE DERRAPAGEM DE RODA TRAVADA MU-METER O MuMeter é um equipamento rebocável, constituído de três rodas, sendo duas destinadas a medir o coeficiente de atrito e a terceira para indicar as distâncias percorridas. O peso total do equipamento é de cerca de 245 Kg, dos quais 110 Kg são constituídos por lastro removível. A calibração do equipamento é realizada sobre uma placa nova, com finalidade específica para esse fim, cujo coeficiente de atrito é de 0,77, após a sua limpeza com vassoura de pelo. São realizadas as passagens necessárias do equipamento sobre a placa, que são monitoradas por software instalado em computador acoplado ao equipamento, que fornece a liberação para início dos serviços. MU-METER MU-METER O sistema espargidor tem o objetivo de manter uma lâmina de água de 1 mm de espessura em frente a cada uma das rodas medidoras, para simular as condições de pista molhada. CALIBRAÇÃO EQUIPAMENTO EM MOVIMENTO COM VEÍCULO OPERACIONAL 9

10 DNIT 031/2006 ES: Pavimentos flexíveis Concreto asfáltico Especificação de serviço Mancha de Areia Altura de Areia (HS): 0,6 a 1,2 mm Pêndulo BritânicoVDR = 45 Comando da Aeronáutica (IAC-4302: Requisitos de resistência à Derrapagem para Pistas de Pouso e Decolagem, 2001) Mu-MeterCoef. Atrito = 0,5 em segmentos de 100m Os métodos e sistemas usados para medir textura e resistência à derrapagem das superfícies de pavimentos variam significativamente, conforme o país. Isso dificulta sobremaneira o intercâmbio de informações entre países, no que diz respeito à comparação destes parâmetros. Em 1995, o Comitê Técnico da PIARC (World Road Association) apresentou uma escala de referência internacional, visando a avaliação global da superfície de um pavimento. Esta escala é representada pelo IFI (Internacional Friction Index), que avalia o atrito e a textura da superfície Permanent International Association of Road Congress ASTM E 1968/98: Standard Practice for Calculating International Friction Index of a Pavement Surface VALORES DO IFI MÍNIMO MÁXIMO Péssimo < 0,06 Ruim 0,06 0,12 Regular 0,13 0,16 Bom 0,20 0,30 Ótimo > 0,30 Apresentada no 17º Encontro de Asfalto em 12/2004, para orientação dos estudos destas condições no Brasil 10

11 Eventuais problemas na pista são apenas uma das causas que corroboram para o acidente. A Área de Toque tem seu pavimento desgastado, assim, há redução do atrito pneu-pavimento e emborrachamento da superfície, reduzindo capacidade drenante do grooving. MOVIMENTAÇÃO DE CONGONHAS EM 2006 = 18,5 MILHÕES DE PASSAGEIROS Fonte: Sansone (2006) Comando da Aeronáutica (IAC-4302: Requisitos de resistência à Derrapagem para Pistas de Pouso e Decolagem, 2001) Mu-Meter Periodicidade da Medida para Garantir Aderência GROOVING Função principal: melhorar drenagem superficial Função secundária: aumentar atrito 7,35% Pistas Nacionais possuem Grooving 11

12 GROOVING (PROBLEMA EMBORRACHAMENTO) GROOVING (limpeza) GROOVING (Antes/Após Limpeza) Segundo INFRAERO: Pista não possuía grooving No entanto, apresentava valores mínimos de atrito Pouco antes do acidente, medições realizadas não indicavam lâmina d água na pista Geralmente, existe um lapso de tempo entre a pavimentação e a execução das ranhuras Imprensa divulgou problemas no Reverso Precipitação ao apontar as causas do acidente 12

13 AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DA IRREGULARIDADE LONGITUDINAL CONCEITOS SISTEMAS / APARELHOS CALIBRAÇÃO REFERÊNCIAS: Manual de Restauração DNIT 2006 GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Milhões de Sacas Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni Fonte: APROSOJA 13

14 AVALIAÇÃO DOS VOLUMES DE TRÁFEGO Séries históricas existentes TRÁFEGO FUTURO Avaliação do tráfego atual Contagens volumétricas classificatórias no trecho em análise Pesquisas de campo Taxa de crescimento do tráfego Séries históricas existentes PROJEÇÃO DE PROJETO Conhecimento de eventuais alterações previstas para o sistema de transporte regional TAXAS DE CRESCIMENTO Associação a dados sócioeconômicos regionais 14

15 OBSERVAÇÕES O comportamento do tráfego é influenciado por variações sazonais Os resultados de uma pesquisa de curta duração efetuada, por exemplo, ao longo de uma determinada semana de um determinado mês, não representam bem a média anual de um certo trecho que se presta ao escoamento de safra agrícola A grande diversidade de efeitos gerados sobre os pavimentos pelos diversos tipos de veículos rodoviários leva à necessidade da contagem classificatória da frota circulante Dados de Tráfego: DNIT Publicações existentes Projetos já realizados na rodovia Dados do Sistema de Gerência de Pavimentos disponíveis Análise dos Dados: Organização em tabelas com as séries históricas obtidas, onde devem ser anotadas: O ano da coleta O km de localização dos postos O VMD Volume Médio Diário Anual de Tráfego A composição média anual da frota circulante A evolução do VMD (tráfego passado, presente e futuro) e a taxa de crescimento correspondente ao período de análise pode ser inferida através do ajustamento de uma equação (método dos mínimos quadrados) aos dados existentes: VMD = b e aa t = (e a 1) x 100 CLASSIFICAÇÃO DOS VEÍCULOS LEVES VMD = Tráfego Médio Diário As características médias da composição percentual a e b = Coeficientes por tipo de veículo da frota também são estimadas através da pesquisa de dados de tráfego existentes A = Ano desejado t = Taxa de crescimento do VMD no período COMERCIAIS 15

16 PROJEÇÃO Veículos DO VMD Volume Médio Diário do Tráfego [Anual], Leves Classificação da Frota e Taxas de Crescimento O 1º algarismo representa o número de eixos do cavalo mecânico; o 2º, o número de eixos do semi-reboque Eixo Simples de Rodas Simples Eixo Simples de Rodas Duplas Eixo Tandem Duplo Eixo Tandem Triplo 16

17 Veículos com, no máximo, uma articulação Veículos que Trafegam Normalmente nas Rodovias Brasileiras Veículos com duas ou mais articulações Veículos que Trafegam com Permissão Especial nas Rodovias Brasileiras 17

18 AVALIAÇÃO DO TRÁFEGO SOBRE O PAVIMENTO CONHECIMENTO DAS CARGAS DE EIXO PROCEDIMENTOS DE PESAGEM Balanças permanentes do DNIT Balanças portáteis Sistemas automáticos de pesagem Campanhas de pesagem no próprio trecho Trechos com comportamento de tráfego similar Permitem pesagem contínua através de longos períodos PUBLICAÇÃO DNER (1988) Divisão de Estudos e Projetos: Tabela de Fatores de Veículos Pesquisa realizada em 28 postos permanentes (regiões N, CO, SE e S) e 12 postos temporários (N, NE, SE e S) Nesse volume, são calculados para cada trecho, os fatores de veículos (FV) pelo método da AASHTO e pelo método do Corpo dos Engenheiros (USACE) A conversão do tráfego misto em um equivalente de operações de um eixo considerado padrão é efetuada aplicando-se os chamados fatores de equivalência de cargas. Estes fatores permitem converter uma aplicação de um eixo solicitado por uma determinada carga em um número de aplicações do eixo-padrão que deverá produzir um efeito equivalente. 18

19 Fatores de Equivalência de Carga 2,05 t 2,05 t 8,20 t 2,05 t 2,05 t Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis (DNER) e o TECNAPAV (PRO 269/94): eixo padrão 8,2 tf; fatores de equivalência de carga desenvolvidos pelo Corpo de Engenheiros do Exército Norteamericano PRO 159/85: eixo padrão 8,2 tf; considera os fatores de equivalência de carga da AASHTO 33 cm 147 cm 33 cm Configuração do Eixo Padrão Simples de Rodas Duplas de 8,20 t Baseado na avaliação dos efeitos do carregamento na deformação permanente (afundamento nas trilhas de roda) Baseia-se na perda de serventia (PSI) e variam com o tipo de pavimento (flexível e rígido), índice de serventia terminal e resistência do pavimento (número estrutural SN) Fatores de Equivalência de Carga do USACE Fatores de Equivalência de Carga da AASHTO 19

20 EXEMPLO DE CÁLCULO [AASHTO] CÁLCULO FV - ESS PESO FREQÜÊNCIA EQUIVALÊNCIA 2 2 0, , , , , ,83 CÁLCULO FV - ESD PESO FREQÜÊNCIA EQUIVALÊNCIA 4 2 0, , ,26 EXEMPLO DE CÁLCULO 7 1 0,51 [AASHTO] , , , , , ,64 CÁLCULO FV - ETT PESO FREQÜÊNCIA EQUIVALÊNCIA , , , ,09 EXEMPLO DE CÁLCULO ,33 [AASHTO] , , , , , , , , , ,17 EXEMPLO DE CÁLCULO [AASHTO] CÁLCULO FV - ETT PESO FREQÜÊNCIA EQUIVALÊNCIA , ,80 20

21 CÁLCULO DO NÚMERO N N = 365 x VMD x FV EXEMPLO DE CÁLCULO [AASHTO] Total de Equivalência = 277,27 Total de Veículos = 103 FV = 277,27/103 = 2,69 N = Nº 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 ano em um só sentido FV = Fator de Veículo (Veículos Comerciais) CÁLCULO DO NÚMERO N CÁLCULO DO NÚMERO N OBSERVAÇÕES O cálculo do VMD neste caso é feito considerando-se as projeções ano a ano do VMD nos dois sentidos e a análise da composição percentual média da frota circulante no segmento O cálculo do FV da frota é feito considerandose a composição média da frota comercial circulante e os coeficientes de equivalência de carga por eixo Na falta de dados mais precisos, são fornecidas as seguintes indicações quanto às porcentagens de veículos comerciais (em relação ao tráfego comercial nos dois sentidos) na faixa de trânsito tomada para o projeto O tráfego considerado para efeito de projeto é o da faixa mais solicitada Estimativa de Percentual de Veículos na Faixa de Projeto 21

22 GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Curso: Engenharia Civil - 9º Semestre Professor: Eng.º Civil Cássio Fernando Simioni 22