Deformações Permanentes em Pavimentos Asfálticos · Areia-asfalto a quente – areia de grãos...

Deformações Permanentes em Pavimentos Asfálticos

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci Professora Titular

Coordenadora do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

11º. Encontro Técnico DER/PR

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Deformação Permanente emTrilhas de Roda:

• Afeta o conforto dos usuários, aumentando consideravelmente os custos operacionais

• Afeta a segurança do usuário: dirigibilidade em qualquer condição e na perda de aderência em períodos de chuva (hidroplanagem)

• Reflete problemas estruturais e/ou de projeto de revestimentos asfálticos

• Dificulta manutenção/reabilitação de pavimentos

11º. Encontro Técnico DER/PR

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Foto: Décio Souza

Tráfegoe Temperatura

11º. Encontro Técnico DER/PR

Deformação Permanente em Trilhas de Roda

CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal

compactadas ou ruptura por cisalhamento

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Afundamento por compactação pelo tráfego:

Foto: Lucia Saez Carga de roda

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Deformação Permanente em Trilhas de Roda

CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal

compactadas ou ruptura por cisalhamento

1. Afundamento por fluência do Revestimento asfáltico• Importância da GRADUAÇÃO e da forma dos

AGREGADOS• Tipo de Ligante• Teor de Ligante

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

planta geral

Trilha de roda

versus

Apud: Bernucci, Motta, Ceratti e Soares, 2006

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Falta de ligante:Bom: resistente à deformação permanenteProblemas: desagrega e fadiga precoce

Excesso de ligante:Bom: resistente à fadigaProblemas: trilha de roda e exsudação

Fadiga

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETOASFÁLTICO

BASECimentada

hs

hi

Distribuição de tensões sob a roda

compressão

tração

hs

hi

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Horizontal Vertical

11º. Encontro Técnico DER/PR

Carga vertical

Deslocamento no revestimento

zoom

zoom

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Car

ga

(kN

)

Carga (kN)Deslocamento

Aplicação de Carga Período de Repouso

Tempo (s)

Zoom: uma aplicação de carga

11º. Encontro Técnico DER/PR

•Deslocamentos Permanentes (devem ser muito reduzidos) – controlar para não dar afundamentos

•Deslocamentos Recuperáveis Instantâneos- controlar para não ter fadiga precocemente

•Deslocamentos Recuperáveis, mas não instantâneos – controlar para não dar afundamentos

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Deslocamentos nos Revestimentos Asfálticos:

11º. Encontro Técnico DER/PR

Mesa Compactadora francesa tipo LCPC

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Simulador de Tráfego francês tipo LCPC

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Merighi et al, 1996

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

100

1000

10000

100000Número de

Ciclos

Porc

enta

gem

de

afun

dam

ento

na

trilh

a de

ro

da

.

60

o

C

25

o C

Efeito da temperatura é importante!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Graduação e forma do agregado são importantes!

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0,01 0,1 1 10

% passada

abertura das peneiras em mm

areia bem distribuída

areia uniforme

Lomonaco, 1998

11º. Encontro Técnico DER/PR

10

100

1000

10000

100 1000 10000 100000

Número de ciclos

Afu

ndam

ento

em

trilh

a de

roda

(x 1

0-2 m

m)

areia uniforme - 7% CAPtemperatura de ensaio 50oC

areia bem graduada - 7% CAPtemperatura de ensaio 60oC

Graduação e forma do agregado são importantes!

Lomonaco, 1998

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

areaGraduação de areias

Rodrigues, 2002

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

0%

5%

10%

15%

20%

25%

100 1.000 10.000 100.000

% de afundamento em trilha de roda

Nº de ciclos Com CAP 50-60 - Lubnor

Areia uniforme7% ligante

Areia bem-distribuída9% de ligante

Graduação e forma do agregado são importantes!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999

Seixo rolado

Brita graduada

11º. Encontro Técnico DER/PRProfa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

1,00E+100 1,00E+1011

10

Número de ciclos

% de afundamento na trilha de roda

Seixo rolado

Brita graduada

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETO ASFÁLTICO

Areia-asfalto a quente – areia de grãos arredondados

Carvalho, 1999

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Tipo de ligante pode ajudar problemas de forma do agregado!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Areia-asfalto

Rodrigues, 2002

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual, mas tipo de ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Rodrigues, 2002

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e viscosidade do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETO ASFÁLTICO

0%

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

Número de Ciclos

% d

e af

unda

men

to

CAP20

ALTO ÍNDICE

Concreto Asfáltico

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETO ASFÁLTICO

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

Número de ciclos

% a

fund

amen

to n

a tr

ilha

de ro

da

Cap 40

Cap 40 com asfaltita

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETO ASFÁLTICO

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

CONCRETO ASFÁLTICO

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Forma do agregado arredondada – tipo de ligante pode ajudar!

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Saez-Alvan, 2003

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

% de afundamento nas trilhas de rodas após os ciclos de solicitação no simulador de tráfego Tipo de ligante asfáltico

1.000 ciclos 3.000 ciclos 10.000 ciclos 30.000 ciclos CAP 50/70 2,10 3,53 6,23 10,46

Asf Modif SBS 50/65 2,06 3,14 4,99 7,60 Asf Modif SBS 55/75 1,12 1,74 2,82 4,39 Asf Modif SBS 60/85 1,30 1,86 2,75 3,96 Asf Modif SBS 65/90 1,68 2,17 2,89 3,74

CONCRETO ASFÁLTICO

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoFx. IVb I.A. - Teor 4,7% - Temp. de ensaio = 60ºC

2,32%2,78%

3,37%4,02%

4,88%5,83%

3,31%4,87%

6,94%

10,21%14,54%

2,32%

0%

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

N. de ciclos

Porc

enta

gem

de

afun

dam

ento

na

trilh

a de

roda

SBS c/ retorno elástico > 90%

80/100

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual e tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

5,8%

14,5%

Tipo de Ligante

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Tipo de Ligante Asfáltico Afundamentos (%)

CAP 20 7,44

CAP 20+1,5%RET+0,22%CAT 3,82

CAP 40 6,17

CAP 40+1,0%RET+0,22%CAT 3,88

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual, tipo do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20

% de asfalto

% d

e de

form

ação

em

trilh

a de

roda

CAP 20

SBSCAP 40 SBR

Borracha

EVA

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!

11º. Encontro Técnico DER/PR

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!

Nova Dutra

11º. Encontro Técnico DER/PR

Comparação da deformação permanente de laboratório –simulador LCPC

com a deformação de campo – simulador HVS

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

Autopista Litoral Sul

Teste na Autopista Litoral Sul - OHL

11º. Encontro Técnico DER/PR

Pista Teste – Concessionária Litoral Sul – Grupo OHLLocalização

:

O tráfego é considerado pesado, com N para 10 anos

Método da Usace = 1,13*108 ( Fv = 9,56)

Método da AASHTO = 3,15*107 (Fv = 2,67)

Extração de placas da pista para ensaio de DP em laboratório

ENSAIOS DE DEFORMAÇÃO PERMANENTE EM TRILHA DE RODA LABORATORIAIS DE PLACAS EXTRAÍDAS DE

PISTA

Resultados de deformação permanente de misturas usinadas em laboratório DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x Afundamento

Placa extraída de pista dos 10 trechos - Temp. de ensaio = 60ºC

5%

0%

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

N. de ciclos

Po

rcenta

gem

de a

fund

am

ento

na tri

lha d

e r

od

a

T1 - Mix IVb - CAP 50/70T2 - SPV 12,5mm - CAP50/70T3 - SPV 12,5mm - CAP mod por 4%SBST4 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 4% de SBST5 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 1,2% ElvaloyT6 - SPV 12,5 mm - CAP mod. por 1,2% ElvaloyT7 -Gap-graded - CAP mod. por BorrachaT8 - SPV 12,5 mm - CAP 30/45T9 - SPV 9,5 mm - CAP 30/45T10 Gap-Graded - CAP 30/45Série11

T1 e T8

T7 T5 e T6 T9

T4

T2 e T10

T3

Composição Fx. Mix IVb I.A CAP 50/70 – T01 (referência)

Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em laboratório de placas extraídas da pista

DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - Mix Ivb - CAP 50/70

T01 - placa extraída de pista - Temp. de ensaio = 60ºC

1,2%

8,2%5,7%

3,8%2,6%

1,7%

0%

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

N. de ciclos

Porc

enta

gem

de

afu

ndam

ento

na

trilh

a d

e ro

da

Afund. (A - Esq. - P-1386)A fund. (B - Dir. - P-1387)

Composição Fx. SPV 12,5mm CAP mod. por 4% de SBS – T03 Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em

laboratório de placas extraídas da pista

DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - SPV 12,5 CAP mod. porv 4% SBS

placa extraída de pista - T3 - Temp. de ensaio = 60ºC

0,7%

1,7%1,5%

1,2%1,0%

0,8%

0%

1%

10%

100%

100 1000 10000 100000

N. de ciclos

Porc

enta

gem

de

afu

ndam

ento

na

trilh

a de

ro

da

Afund. (A - Esq. - P-1392)Afund. (B - Dir. - P-1393)

DEFORMAÇÃO PERMANENTE DE CAMPO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO TIPO HVS

Comparação da deformação permanente de laboratório

com a deformação campo para o trecho – T10

Graduação e forma do agregado são importantes!

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Liberatori et al, 2007

SMA 0/8S

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Manutenção com SMAEcovias: Curva da Onça

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Patrícia N. Ferreira

SMA 0/5

SMA 0/11S

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste) - SP

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste)-SP

campoLaboratório – 0 ciclos Laboratório – 3000 ciclos

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Gap-graded na acabadora

compactação

Fotos: Morilha

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Deformação Permanente- Conclusões:Ø Deve ser reduzida já em projeto para não dar trilhas de rodas

e exsudação

Ø Revestimentos asfálticos com graduação resistente à trilha de roda e asfalto compatível (tipo e dosagem)

Ø Tráfego muito pesado: tendência de base asfáltica de elevado módulo (resistente à deformação permanente) e revestimento asfáltico delgado especial como rolamento para atender aos

aspectos funcionais

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR

Agradecimentos:

Ø Ao DER-PR pelo convite honroso

Ø À Petroleo Brasileiro SAØ Aos Distribuidores e Fabricantes de ligantes (Betunel, Greca.

Ipiranga, BR, Compasa, CBB e Nacional)Ø À Simular e DynatestØ À Kraton e Dupont

Ø JRS fibrasØ Às Empreiteiras Leão Engenharia e Serveng Civilsan SA

Ø Às Concessionárias Nova Dutra-CCR, Autovias-OHL, Ecovias-Ecorodovias, e Colinas.

Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci

11º. Encontro Técnico DER/PR