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A construção de pavimentos com baixa Irregularidade
Longitudinal (IRI) e com Densidade Uniforme reduzem os
custos de conservação de Rodovias
2012
Eng. Paul Lavaud
Diretor Internacional para a América Latina
ROADTEC, INC.
Telefone: +51 998065675
www.roadtec.com
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A construção de pavimentos com baixa Irregularidade
longitudinal (IRI) e com densidade uniforme reduzem os
custos de conservação de rodovias
1.INTRODUÇÃO
Segundo estudos econômicos, uma das maneiras de incrementar o bem-estar da nossa população fora das grandes cidades é com vias de comunicação, de tal forma que seja possível integrá-la economicamente ao levar seus produtos ao mercado e ao receber turismo. Por outro lado, as grandes cidades com maior número de habitantes e automóveis requerem de melhores vias para chegar mais rápido ao seu local de trabalho e estudos. Os pavimentos asfálticos são uma solução econômica e sustentável para a construção de vias, já que o tráfego pode ser aberto segundo o avanço diário de obra e depois podem ser reciclados permanentemente. As rodovias são desenhadas usualmente para uma vida útil de 10 a 20 anos. No entanto, muitas delas estão falhando prematuramente aparecendo rachaduras, buracos e afundamento, devido, principalmente, aos métodos construtivos. Estas falhas prematuras fazem com que se gastem desnecessariamente milhões de dólares em manutenção cada ano. O sucesso em construir um pavimento de qualidade não é só dado por um bom desenho e preparação de mistura de asfalto a quente com bons materiais, também é de suma importância uma correta colocação e compactação da mistura, o qual finalmente nos dará a medida de Índice de Rugosidade Internacional (IRI) inicial. É muito importante que os engenheiros de desenho, pessoal que trabalha nas usinas de asfalto, pessoal que opera as máquinas e supervisores de obra, compreendam as variáveis relevantes durante a construção dos pavimentos asfálticos que vão incidir no seu rendimento (vida útil e custos de manutenção viária) e conforto dos usuários. As duas variáveis mais importantes na qualidade de um pavimento asfáltico são a irregularidade superficial, conhecida atualmente como IRI e a densidade uniforme. Segundo estudos reconhecidos nos últimos 50 anos, a irregularidade superficial Inicial ou IRI Inicial que é obtido durante a construção de um pavimento influi em:
- O IRI e o Índice de Serviço (PSI) durante a vida útil do Pavimento.
- Custo de manutenção viária, os custos de manutenção são reduzidos
consideravelmente em pavimentos com um IRI inicial menor de 1,5 m/km.
- Vida útil do pavimento, reduzindo o IRI inicial em 50%, incrementa-se a vida útil do
pavimento em 27%.
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- Vibrações percebidas pelos motoristas e passageiros, o qual afeta a percepção do
conforto dos usuários segundo as condições do pavimento.
- Nível de barulho dentro e fora dos automóveis.
- Acidentes de trânsito, há um incremento de acidentes de 1,6 vezes mais quando o IRI
passa de 1,56 m/km a um nível de 1,61 a 3,20 m/km
- A resistência à rodagem de um pavimento. Este se incrementa com respeito à
irregularidade em um ranking de 3 a 6% de acordo com o incremento por unidade de
IRI.
- O Consumo de Combustível. Segundo testes realizados em Westrack foi reduzido o
consumo de combustível em 4,5% ao reduzir o IRI em 10%.
O IRI de serviço é o resultado do IRI inicial que vai crescendo com o aparecimento de afundamento (formação de sulcos) e rachaduras. A densidade não uniforme afeta prematuramente a vida útil dos pavimentos com o surgimento de rachaduras e afundamento. A mistura de asfalto tem 94% de pedra triturada de diferentes tamanhos e 6% de asfalto. Quando são realizados os desenhos estabelece-se uma porcentagem de brita segundo o seu tamanho na mistura, as pedras menores preenchem os espaços que ficam entre as pedras maiores, o asfalto cobre as pedras e as une. Isto não é nada novo para muita gente dentro da indústria, no entanto, durante o transporte da mistura de asfalto a quente desde a usina de asfalto até a obra, devido ao movimento do caminhão, as pedras grossas se separam das pequenas gerando uma segregação de brita durante a colocação. As pedras grossas que se juntam, sem a presença de pedras menores terão muitos espaços produzindo um excesso de vácuos e a brita de menor tamanho terá uma maior porcentagem de asfalto, em ambos os casos serão reduzidas as propriedades estruturais da mistura. Por outro lado, a mistura a quente durante o transporte se esfria pelos contornos da caçamba e na parte superior. As zonas com mistura fria são mais difíceis de compactar. Para a mesma quantidade de golpes na compactação com diferentes temperaturas se obtêm diferentes porcentagens de vácuos e, portanto vida útil. Tanto as segregações físicas quanto térmicas não permitem obter densidades uniformes. Atualmente nos EUA, as especificações não exigem um mínimo nível de densidade, exige-se um nível de compactação, fora dela existem penalidades. É de suma importância incentivar e especificar corretos procedimentos construtivos com a finalidade de obter pavimentos com rugosidades iniciais menores a 1,5 m/km e sem segregação. A correta colocação das misturas de asfalto a quente são um elo crítico para a obtenção de um pavimento de qualidade.
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2. IMPORTÂNCIA DE UM BAIXO IRI NA CONSTRUÇÃO DE RODOVIAS
2.1 Definição de Índice de Serviço (PSI) As provas feitas em caminhos realizadas pela AASHO de 1962 permitiram a criação da Avaliação de Servicibilidade Presente, PSR pelas suas siglas em inglês Present Serviceability Rating, sendo uma percepção do conforto ao dirigir sobre certas condições de um pavimento.
PSR CONDIÇÃO
5-4 Muito boa
4-3 Boa
3-2 Regular
2-1 Ruim
1-0 Muito Ruim
Quadro 1. PSR (Present Serviciability Rating) Depois surgiu o PSI, pelas suas siglas em Inglês Present Service Index, o qual consistia em realizar medições das condições do pavimento, como rachaduras, afundamento e irirregularidade e, através de uma fórmula, obter a condição do pavimento entre um valor de 0 a 5 e lhe outorgar uma qualificação similar à do PSR. Cálculo de PSI 2 0.5 PSI = 5,03-1,91Log(1+SV)-1,38(RD)-0,01(C+P) SV: Variação da pendente longitudinal x 10 (pol.²/ pé), representa a rugosidade do pavimento medida com perfilômetro. C: Superfície rachada (pé² /1000 pé²) P: Área esburacada (pé² /1000 pé²) RD: Afundamento médio (polegadas)
Atualmente, a variável mais representativa para determinar o estado de uma rodovia é a irregularidade superficial ou chamada também rugosidade superficial. Em alguns países o termo rugosidade é sinônimo de atrito; enquanto que em outros é de irregularidade, no presente trabalho o termo rugosidade se refere à irregularidade. A irregularidade de um pavimento está determinada pelas ondulações longitudinais nas marcas dos pneus com respeito a uma linha de referência. O tipo de ondulações longitudinais está determinado pela longitude de onda (ג). Ver figura 1.
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Figura 1. Longitude de Onda e Amplitude As ondulações na marca de rodagem na superfície de um pavimento se dividem em:
Superfície Nível de Frequência
Longitude de Onda Número de Ondas (ciclo/m)
Microtextura < 0,5 mm > 2000
Macrotextura 0,5 – 50 mm 20 - 2000
Megatextura 50 – 500 mm 2 - 20
Rugosidade 0,5 – 50 m 0,02 - 2
Quadro 2. Especificações de nível de frequência segundo características da superfície conforme PIARC. 1990 Fonte: Road surface characteristics and conditions: effects on road users. ARRB Transport Research Australia . ARR Report 314 (Ano 1998) Existem atualmente perfilômetros inerciais com sensores de laser e ultra-som que permitem fazer leituras para macrotexturas, nossa análise se enfocará mais pelas ondulações maiores a 50 mm, isto é, megatextura e rugosidade, já que são as que produzem vibrações nos veículos, devido a que afetam o comportamento dos pneus e suspensão. A microtextura e a macrotextura estão mais ligados a estudos de atrito. A importância de analisar são as seções que produzem problemas com o conforto de manejo, as microtexturas e inclinações por pendente que não são de maior interesse para a análise da rugosidade, esta informação deve ser filtrada durante a obtenção do IRI. Uma megatextura constante usualmente é produzida durante a construção, como por exemplo, nas mudanças de caminhão e mudança de velocidade de operação da acabadora. Em zonas isoladas se devem a rachaduras, juntas e remendos principalmente. Como veremos mais adiante, o tipo de longitude de onda e a velocidade dos automóveis estará relacionada com as vibrações e barulho que sentem os motoristas e passageiros ao passar por vias com superfícies irregulares.
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2.2 Índice de Rugosidade (ou Irregularidade) Internacional (IRI) Atualmente a irregularidade superficial de um pavimento é medida por meio do Índice de Rugosidade (ou Irregularidade) Internacional, mais conhecido como IRI. O IRI foi concebido como uma unidade universal para medir a rugosidade de um pavimento, cujas medidas são dadas em m./km ou pol./milha. Esta unidade foi determinada por um estudo do Banco Mundial realizado no Brasil em 1982. Este sistema funciona por meio de um modelo matemático que interpreta o comportamento de um veículo segundo o perfil longitudinal de um pavimento. Este sistema possibilita que diferentes equipamentos de medição possam oferecer os mesmos valores através de correlações e calibrações. Antes de explicar a interpretação do modelo “Quarto de carro” ou “Quarter Car” é recomendável rever o sistema de suspensão de um automóvel. Ver figura 2. Por meio dos pneus se transmitem os efeitos da capa de rodagem (input) na suspensão. Os amortizadores estão colocados sobre o mesmo eixo onde se colocam os pneus. Todo o peso (massa) adicional do veículo está apoiado sobre o sistema de suspensão formado por amortizadores e molas. O que nós sentimos (output) são as vibrações transmitidas pelo assento e pelo volante. Estes efeitos se transmitirão em uma aceleração vertical e por meio da velocidade do veículo e da longitude de onda das irirregularidades em uma frequência.
Figura 2. Sistema de suspensão formado por amortizadores e molas
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O IRI se calcula em 4 passos: Passo 1. Converte-se o perfil do pavimento em uma inclinação (ΔY/ ΔX) Passo 2. Após se aplica uma média móvel para uma longitude de 250 mm (similar à marca de um pneu sobre o solo). Passo 3. É feita uma simulação do “Quarto de Carro” Passo 4. Acumula-se um valor médio retificado. Estima-se o IRI para longitudes de onda que serão chamadas seções que “suavizam” o IRI. O modelo “Quarto de Carro” representa uma esquina do veiculo, o qual prediz a resposta de um pneu e o sistema de suspensão a um perfil, com o peso suportado pela suspensão. O IRI
e o índice são expressos pela relação entre os movimentos acumulados da suspensão do veículo e a distância percorrida pelo veículo. O IRI é mais sensível para longitude de ondas de 1 a 30 m com pontos máximos aos 2,30 e 15,78 m. Ver figura 3.
Re
spu
est
a d
e S
usp
en
sió
n
Frecuencia
Massa com Suspensão (M)
Mola (Ks) Amortecedor (Cs)
Massa sem Suspensão (m)
Pneu (Kt)
Pavimento
Frequências
Re
spo
sta
de
su
spe
nsã
o
Figura 3. Modelo “Quarto de Carro” Parâmetros do modelo “Quarto de Carro” V = 80 km/h m/M = 0.15 kt/M = 653 1/sec2 ks/M = 63.3 1/sec2 cs/M = 6 1/sec
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IRI Uso Normalm/km km/hr
16
Erosão da britae depressões profundas
1450
12
Frequentes depressões rasas 1110 E profundas alguns
10 60
8
8.0 80
Frequentes depressões6 menores 6,0
4 Imperfeiçõesda superficie 3,5
4,0 1003,5
2 2.02,5
1,5
0
Aeroportos Novos Antigos Estarads não Pavimentos Estradas nãopavimentadas
Rodovias Pavimentos Pavimentos Pavimentos Danificados Sem mantenção
Figura 4. Escala pavimento de acordo com o Índice de Rugosidade Internacional (IRI)
Ainda que seja importante mencionar que para maior trânsito e velocidade dos automóveis se requerem menores níveis de IRI pelo impacto que tem no custo de manutenção viária e dos automóveis. Ver figura 5.
Figura 5 - Recomendações do Transportation Research Board (TRB) para a seleção de valores máximos admissíveis de IRI em função do TPDA.
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Vale a pena mencionar que em muitos países da América Latina são exigidos um IRI de 2,0 m/km para obras novas e 3,5 m/km como IRI aceitável de serviço. Como demonstraremos no presente trabalho a tendência é de diminuir os níveis de IRI exigidos tanto para a recepção de obras quanto para o umbral no Índice de serviço com a finalidade de oferecer um conforto maior para os usuários, aumentar a vida útil dos pavimentos e diminuir os custos de manutenção viária, como também reduzir o gastos de operação dos veículos (combustível, pneus e tempo de percurso). Existe uma fórmula muito usada que relaciona o IRI com o PSR onde: -0,26 (IRI) PSR=5e
Correlação informada em 1992 em Illinois por Al-Omari e Darter (1992), com uma correlação R²=0,73
Onde: PSI = Índice de Serviço
IRI = Índice de Irregularidade Internacional
PSR CONDIÇÃO
5-4 Muito boa
4-3 Boa
3-2 Regular
2-1 Ruim
1-0 Muito Ruim
Quadro 3. Condição de um pavimento segundo o IRI Segundo um estudo realizado por Carey and Irick, em 1960, praticamente 50% dos motoristas disseram que um PSR de 2,5, equivalente a um IRI de 2,68 m/km não era aceitável e que um PSR de 3,0 equivalente de 2,00 m/km era aceitável. Isso significa que uma via deve estar entre um PSI de 2 (IRI 3,50 m/km) a 3 (IRI 2,00 m/km) para ser aceita. Como veremos mais adiante a FWHA determinou em 1998 que o umbral de Serviço Aceitável seria para pavimentos com um IRI ≤ 2,68 m/km.
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Tráfego ( Eixos equivalentes ou Tempo)
Construção
Inicial
Reabilitação ou
Manutenção
Nível mínimo
aceitável de PSI
Normalmente usado
0,40 m/k
2,00 m/k
3,50 m/k
2,5 2,68 m/k (FHWA Conceito “Aceitável Qualidade de Direção” 1998)
Figura 6. Nível de PSI (Entre 2 y 3) aceitável segundo estudo de 1960. Ao diminuir o IRI inicial se estende a vida útil dos pavimentos antes de chegar ao umbral de serviço. Em 1998 a FHWA determinou que uma via aceitável deveria ter um IRI menor ou igual a 2,68 m/km (PSI 2,5)
A seguir, será detalhada a equação da AASHTO 1993 para pavimento flexível onde o diferencial dos índices de serviço inicial e final é considerado.
W18= Número de cargas de eixos simples equivalente de 18 kips (80kn) calculada conforme
o trânsito de veículos.
Zr= É o valor de Z (área abaixo da curva de distribuição) correspondente à curva
padronizada para uma confiabilidade R.
So= Desvio padrão de todas as variáveis
ΔPSI = Perda de servicibilidade.
Mr= Módulo de resilência da subrasante
SN= Número estrutural
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Nas especificações de Guia de desenho AASHTO 1993, normalmente são desenhados os pavimentos com um Índice de Serviço PSI inicial de 4,2 a 4,5, sendo o PSI final de 2,0 a 2,5. Segundo a correlação anteriormente mencionada entre PSR e IRI, corresponde para um PSI inicial de 4,2 um IRI de 0,65 m/km. No entanto, muitos projetos desenhados segundo AASHTO 1993 utilizam um PSI inicial de 4,2, enquanto que o IRI inicial solicitado nas especificações de construção é de 2 m/km, devendo ser 0,65 m/km.
PSI IRI (m/km)
ÍNDICE DE SERVIÇO INICIAL 4,5 0,40
4,2 0,65
ÍNDICE DE SERVIÇO FINAL 2,5 2,68
2,0 3,38
Quadro 4. Relação PSI e IRI
2.3 Como influi o IRI com respeito ao conforto e à segurança dos usuários O estudo realizado por AASTO em 1960 permitiu conhecer a interpretação de diferentes condições do estado das rodovias por um painel de usuários especializados. Atualmente, a qualificação dos usuários para as condições de uma rodovia ou caminho pode ser explicada principalmente por: 2.3.1 Os passageiros dos veículos percebem a irregularidade da superfície do pavimento como vibrações. Os engenheiros que constroem automóveis medem a aceleração dos assentos para avaliar o rendimento da suspensão. A massa do veículo é separada das rodas pela suspensão do veículo. Este desenho é necessário para isolar os ocupantes do veículo da vibração produzida pelas imperfeições da superfície de rodagem. A irregularidade do pavimento produz elevações verticais, as quais são experimentadas pelos passageiros como vibrações. Os automóveis de acordo com a velocidade de viagem leem a irregularidade (longitude de onda e amplitude) da superfície de rodagem como uma frequência. Ver figura 1. É conhecido que para frequências próximas a 0, a suspensão transmite a leitura dos pneus para a massa do veículo, por exemplo em ondulações longas como subidas e descidas. Perto de 1Hz o veículo amplifica a aceleração vertical. Isto se pode sentir em vias com ondulações curtas e quando o automóvel viaja a baixas velocidades. Com altas frequências se reduz a aceleração transmitida ao veículo.
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RESPOSTA A IRI
LONGITUDE DE ONDA
REBOTE DE MASSA DO AUTOMÓVEL(1 - 2 Hz)
SALTO DE EIXO DO AUTOMÓVEL10 -12 Hz
Figura 7. Longitude de Onda e Resposta ao IRI
Esta resposta é muito similar ao IRI. O ponto mais alto da resposta ao IRI é para longitude de onda de 15,78m, que corresponde a uma frequência de 1,4 Hz a uma velocidade de 80 km/h, conhece-se como o “Rebote da Massa do Automóvel (M)”. Outro ponto alto é a uma frequência de 10Hz com uma velocidade de 80 km/h, o que corresponde a uma longitude de onda de 2,30 m, conhecido como o “Salto de Eixo (m)”. O corpo humano tem uma mínima tolerância à vibração vertical a 5Hz devido à ressonância da cavidade abdominal. A tolerância a vibrações horizontais é de 1HZ. Os carros são desenhados para minimizar a transmissão a frequências de 1 a 10Hz. A longitude de onda afeta a sensibilidade dos passageiros de um automóvel. A maior sensitividade é para longitude de ondas de 2 e 15 m. As frequências verticais produzidas pelo pavimento entre 10 a 15Hz são absorvidas pelos pneus, reduzindo a transmissão ao motorista. Para frequências entre 1 e 2Hz, o motorista praticamente se move igual ou mais que o movimento do automóvel, enquanto que entre 10 a 12Hz praticamente se sente um salto do automóvel. Ver figura 7
Também se pode determinar conforme estudos realizados pelo Departamento de Trânsito de Michigan (MDOT) que os efeitos produzidos pelas cargas dinâmicas de caminhões que viajam a velocidades de 100 km/h em autopistas a frequências que oscilam entre 1,5 a 4Hz e 8 a 15Hz são maiores que em outras frequências. As longitudes de onda destas frequências são de 6,7 a 17,9 m e de 1,8 a 3,3 m respectivamente.
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2.3.2 O barulho produzido pelo Automóvel sobre o pavimento Existe uma série de normas que regulam os ruídos permitidos segundo o lugar e nível de horas (diurno ou noturno). De maneira informativa se apresenta um quadro com respeito ao peso dos Veículos
Peso Bruto de Veículo (kg)
<3000 3.000 – 10.000 > 10.000
Limite máximo permissível em dB (A)
79 81 84
Quadro 5. Ruídos permitidos a 15m. Segundo peso de Veículos Fonte: Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente
O umbral da dor se considera 140dB. Atualmente existem instrumentos econômicos de medição de ruído onde é possível verificar o barulho segundo as condições do pavimento. O barulho fatiga os motoristas e causam moléstias nos passageiros. O ruído dependerá da velocidade dos automóveis e da longitude de onda das irregularidades. A irregularidade das superfícies de rodagem causa ruído tanto dentro do automóvel quanto ao seu redor. Enquanto a longitude de onda for mais similar à medida de longitude de contato do pneu sobre a superfície maior será o ruído. Atualmente está sendo usada borracha de pneus como polímero nas misturas de asfalto. Uma das vantagens que se fomentam na sua aplicação é a redução de ruídos. É de suma importância colocar misturas com um IRI baixo para aproveitar as vantagens na utilização da borracha nas misturas. 2.3.3. Número de Acidentes segundo o IRI da Rodovia Ao estar uma via em condições ruins com irregularidade alta e rachaduras se dificulta a direção devido a mudanças de velocidade e movimentos bruscos para evitar as rachaduras, o qual pode terminar em acidentes. Há um estudo realizado no ano 2008 pela Southeastern Transportation Center University of Tennessee, em Tennessee no relatório “Effects of Asphalt Pavement Conditions on Traffic Accidents in Tennessee Utilizing Pavement Management System (PMS)” onde foram encontradas algumas correlações entre a quantidade de acidentes com respeito às condições de irregularidade e PSI. O estudo foi baseado nas estatísticas de acidentes de um percurso de 110 milhas (176 km) nas cidades de Knoxville, Memphis, Nashville, e Chattanooga. Foram analisados o IRI, PSI, TDPA em seções de 0,1 milha (160 m). Também foram analisadas a quantidade e as condições em que aconteceram os acidentes.
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As conclusões foram que quando se incrementava o IRI de 1,56 m/km a um nível de 1,61 a 3,20 m/km a frequência de acidentes se incrementava em 1,65 vezes. Segundo o modelo os acidentes se incrementavam em 1,41 vezes quando o PSI de deteriora uma unidade.
2.4 AS VIAS COM MENOR IRREGULARIDADE INICIAL CUSTAM MENOS A SUA
MANUTENÇÃO E DURAM MAIS
No final de 1988, Michael S. Janoff, estudou o efeito da rugosidade inicial sobre o rendimento do pavimento a longo prazo. O Sr. Janoff apresentou os resultados dos seus estudos na reunião anual da NAPA que aconteceu em janeiro de 1990, depois de recolher dados de 400 diferentes seções de rodovias e o seu comportamento em 10 anos, na sua publicação intitulada “The Effect Of Increased Pavement Smoothness On Long Term Pavement Performance & Annual Pavement Maintenance Cost”. Os principais resultados dos estudos do Sr. Janoff são os seguintes:
1) Os pavimentos com uma menor rugosidade inicial têm níveis mais baixos de rugosidade nos 10 anos seguintes à construção.
2) Os pavimentos com uma menor rugosidade inicial têm níveis mais baixos de
rachaduras nos 10 anos seguintes à construção.
3) Os pavimentos com uma menor rugosidade inicial têm custos anuais médios de manutenção mais baixos nos 10 anos seguintes à construção
RUGOSIDADE INICIAL RUGOSIDADE FINAL RACHADURAS CUSTO MÉDIO
METRO MAYS IRI METRO MAYS IRI FAIXA
mm/km m /km m/km m /km mm/km US$ / Km
553 1,41 647 1,50 410 590
474 1,34 553 1,41 268 416
395 1,26 474 1,34 150 73
316 1,19 379 1,25 63 162
237 1,11 300 1,17 16 81
158 1,04 205 1,08 0 32
Quadro 6. Conclusões do Estudo de Michael Janoff 1990
Para passar leitura de Metro Mays a PI com banda de 5 mm (0,2 pol.) deve-se dividir a leitura de Metro Mays por 4. Para passar de PI a IRI é necessário usar a correlação 3,78601*PI 5mm + 887,51. As unidades devem estar em mm. Em 1989, 1km de pista de 3,7m e 2” de espessura custava US$ 11,875. O benefício de pavimentar com um menor IRI é que se prolonga o período de reabilitação ou manutenção.
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Se somente estimarmos, sendo conservadores, que o período de manutenção por começar com uma rugosidade de 158 mm/km em vez de 553 mm/km se prolonga a 12,7 anos em vez de 10, tem-se 27% de maior vida útil. A economia por maior vida útil será 27% de US$ 11.875, ou seja, US$ 3.206. Devido à redução da rugosidade de 553 a 158 mm/km, apresentam-se menos rachaduras e, portanto, tem-se que intervir menos no pavimento, segundo os dados encontrados do estudo a economia anual é de US$ 590 menos US$ 32, ou seja, de US$ 558. Em 12,7 anos a economia equivale a US$ 7.087. Portanto, a economia total por pavimentar com uma rugosidade inicial de 158 mm/km é de US$ 3.206 + US$ 7.087 = US$ 10.293. Se considerarmos que o custo inicial do pavimento era de US$ 11.875, estamos falando de uma economia de 87%. Se as entidades encarregadas de estabelecer as especificações técnicas oferecessem um bônus entre 5 a 10% por atingir uma rugosidade inicial de 158 mm/km (IRI de 1,04 m/km) em vez de 553 mm (IRI de 1,41 m/km) teriam um grande benefício.
A National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) realizou um estudo onde se confirma que uma menor rugosidade inicial incrementa a vida útil dos pavimentos.
Redução Rugosidade
Inicial
% Média de Incremento a vida útil dos pavimentos
Asfalto Concreto
10% 5 7
25% 13 18
50% 27 36
Quadro 7: Resultado de sensitividade segundo a rugosidade inicial (NCHRP1-31) Smoothness specifications for Pavements) http:www.tfhrc.gov/pubrds/septoct00/smooth.htm Em outro estudo intitulado “Impacts of Smoothness on Hot Mix Asphalt Pavement Performance” realizado pelo Departamento de Trânsito do Estado de Washington entre os anos de 1999 e 2002, determinou-se que a rugosidade dos pavimentos que são construídos com um baixo IRI se mantêm mais planas com o tempo. Isto pode ser comprovado na seguinte figura, onde se determina uma correlação do IRI no terceiro ano, considerando o IRI do primeiro ano do pavimento.
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Figura 8 Impacts of Smoothness on Hot Mix Asphalt Pavement Performance In Washington State 2004. O aumento do IRI em dois anos é de 0,2 quando o IRI do primeiro ano é 1 m/km, enquanto que aumenta 0,5 em dois anos quando o IRI do primeiro ano é 2,0 m/km.
2.5 TENDÊNCIAS DO IRI
2.5.1 Nível de Serviço Aceitável
Em 1996, a FHWA realizou uma pesquisa a nível nacional, cujos resultados foram que os usuários pediam melhores condições de direção, antes que segurança e menor congestionamento de tráfego. Isto gerou que em 1998 o Congresso lançasse um plano Nacional Estratégico de Autopistas (National Strategic Highway Plan) onde se estabelece o termo de “Aceitável Qualidade de Direção”, em Inglês “Acceptable Ride Quality” para as vias do Sistema Nacional de Autopistas (National Highway Sistem) com um IRI menor ou igual a 2,68 m/km. A FHWA achou oportuno aumentar para 2008 os quilômetros de vias da NHS (National Highway system) transitadas por veículos com uma “boa qualidade de direção” (IRI menores ou iguais a 1,49 m/km) a 58,5% e incrementar a porcentagem de quilômetros de vias transitadas por veículos que viajam sobre pavimentos de uma “aceitável qualidade de direção” (IRI menores ou iguais a 2,68 m/km) a 95%. O mais recente relatório de 2004 para boa qualidade de direção foi de 51,8% e aceitável 90,6%.
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PSI IRI m/km CONDIÇÃO
3,38 Menor a 1,49 Boa
Maior a 1,49 e menor a 2,68 Aceitável
2,50 Maior a 2,68 Não Aceitável
Quadro 8: Condições de Direção Boas e Aceitáveis segundo a FHWA Fonte: http://www.fhwa.dot.gov/pavement/smoothness/index.cfm
Figura 9. Porcentagem de vias Interestaduais consideradas como “Boa Qualidade de Direção”, isto é, com um IRI ≤ 1,49 m/km. Em um estudo intitulado “A Statistical Analysis of factors associated with Driver-Perceived Road Roughness on Urban Highways” realizado pelo Washington State Transportation Center no ano 2002, determinou-se que 70% dos usuários define como “Aceitável” os pavimentos com um IRI ≤ 2,68 m/km, enquanto que para um IRI ≤ 3,5 m/km há um empate entre os usuários que definem a Qualidade de Direção como Aceitável e Não Aceitável. Ver figura 10.
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Figura 10 A Statistical Analysis of Factors associated with driver-perceived road roughness on urban highway Research Project 1803 Task 28 June 2002. Washington State Transportation Center 2.5.2 Especificações relacionadas com a Irregularidade Inicial
Desde os anos de 1960, as Agências de Transporte dos EUA têm reconhecido a importância de controlar a rugosidade e começaram a desenvolver e implantar especificações de rugosidade inicial. Em 1988 a AASHTO propôs as especificações mencionadas no quadro 9, as quais eram medidas com um perfilógrafo Califórnia segundo a norma 526 de 1978.
Índice de Perfil IRI
Ajuste de Preço unitário Pol./milha mm/km m/km
3 ou menos 47,6 ou menos 1,068 ou menos 105
Entre 3 e 4 Entre 47,4 e 63,5 Entre 1,068 e 1,128 104
Entre 4 e 5 Entre 63,5 e 79,4 Entre 1,128 e 1,188 103
Entre 5 e 6 Entre 79,4 e 95,3 Entre 1,188 e 1,248 102
Entre 6 e 7 Entre 95,3 e 111,5 Entre 1,246 e 1,308 101
Entre 7 e 10 Entre 111,1 e 158,8 Entre 1,308 e 1,489 100
Entre 10 e 11 Entre 158,8 e 174,6 Entre 1,489 e 1,549 98
Entre 11 e 12 Entre 174,6 e 190,5 Entre 1,549 e 1,609 96
Entre 12 e 13 Entre 190,5 e 206,4 Entre 1,609 e 1,669 94
Entre 13 e 14 Entre 206,4 e 222,3 Entre 1,669 e 1,729 92
Entre 14 e 15 Entre 222,3 e 238,1 1,729 e 1,789 90
Mais de 15 Mais de 238,1 Mais de 1,789 É necessário trabalho Corretivo
Quadro 9. Rugosidade Inicial AASHTO 1988
18
Posteriormente, os Departamentos de Trânsito DOT dos diferentes estados dos EUA aumentaram a exigência da rugosidade inicial como podemos ver nos quadros 10 e 11. Nos EUA cada estado tem as suas próprias especificações.
IRI pulg/milla IRI m / km AJUSTE
<51 < 0,80 +10%
51-60 0.80 – 0.95 +5%
61-80 0.96 – 1.26 0
81-100 1.27 – 1.58 -5%
101-110 1.59 – 1.74 -10%
111-120 1.75 – 1.89 - 25
> 120 > 1.89 Requiere reemplazo
Quadro 10. Escala de pagamentos segundo irregularidade inicial no DOT Arizona
IRI (m/km) PORCENTAGEM DE AJUSTE
< 0,79 10
<0,789 - 0,947 63,29 (0,947 –IRI)
0,948 - 1,262 0
1,263 - 1,893 39,68 ( 1,263 – IRI)
> 1,893 -50
Quadro 11. Escala de pagamentos segundo irregularidade inicial no DOT Connecticut Este critério do DOT Connecticut é aplicado para as duas camadas superficiais do pavimento. O total do projeto se divide em seções de 160 m e cada seção corresponderá a um valor de IRI médio, cada seção será classificada segundo a escala de 5 pagamentos do quadro. Cada fator será multiplicado pela longitude de cada seção e a soma será dividida pela longitude total de todas as seções. Podemos encontrar as especificações de índice de rugosidade inicial dos diferentes Departamentos de Trânsito dos Estados Unidos na seguinte página web: Pavement Smoothness Index Relationships, Final Report. Publicação No- FHWA-RD-02-057, 2002 http://www.tfhrc.gov/pavement/ltpp/reports/02057/02057.htm La FHWA recebe anualmente O estado das autopistas interestaduais por meio Highway Performance Monitory System desde 1980. Desde 1980 a 1989 o estado das rodovias se solicitava em PSI, a partir de 1990 o estado das rodovias se avalia pelo IRI. Como se pode apreciar na Figura 11 se detalha o IRI médio nas vias controladas pela FHWA, em 1994 o IRI era de 1,72 m/km muito similar ao alcançado em 1980 de 1,75 m/km. A partir de 2000, o IRI diminuiu a uma média de 1,5 m/km e em 2006 a 1,35 m/km. Nos EUA cada ano se têm rodovias mais planas, duradouras e seguras devido a que têm sido melhorados os processos construtivos.
19
1,79
1,59
1,43
1,27
1,21
M/KM
Promedio Mediana
1989
MTV
1988
AASHTO
Bonos y
Penalidad1990
Michael Janoff
Study
1982
IRI
1998
FHWA : IRI ≤ 2,69 m/km
“Manejo Aceptable” 93%
para el 2008
DOT Washington
Segregación de
Temperatura
1993
Superpave
Figura 11. IRI das autopistas interestaduais nos EUA. Segundo a FHWA, para reduzir a irregularidade da rede de autopistas nacionais, as agências de transporte não somente devem reabilitar os pavimentos com alta rugosidade, devem fazê-lo de forma programada, manter corretamente a porção da rede que atualmente cumpre com os parâmetros de rugosidade. Não é uma tarefa fácil. Um programa efetivo de baixa rugosidade requer de metas de rugosidade desde o princípio. Para atingir este objetivo, um programa de vias com baixa rugosidade requer o seguinte:
• Processos para identificar os mais importantes projetos para manter e melhorar a rugosidade dos pavimentos na rede de rodovias.
• Um método para especificar a rugosidade durante a construção do pavimento.
• Um método para medir a rugosidade durante a construção do pavimento.
• Ferramentas, ou seja, equipamentos e procedimentos, para construir pavimentos planos com baixa rugosidade.
No Quadro 12 é possível ver que a Secretaria de Transportes do México tem escala de pagamentos por rugosidade inicial incluindo bônus e penalidades/multas. É de suma importância utilizar especificações com estímulos ou bônus para reduzir os Índices de Rugosidade Inicial.
20
Quadro 12. Escala de pagamentos/Estímulo/Sanção segundo a Secretaria de Transportes do México. *Para cada trecho de 200 m ou fração em cada linha de tendido. ** Correlação: (0,0239 x IP) + 1,3837 http://normas.imt.mx/NORMATIVA/f%20CTR/a%20Carreteras/1%20Conceptos%20de%20Obra/04%20Pavimentos/N-CTR-CAR-1-04-006-00.pdf 2.6 RELAÇÃO DO IRI COM RESPEITO AO COMSUMO DE COMBUSTÍVEL A irregularidade dos pavimentos produz uma resistência à rodagem e, devido a isso, um aumento do consumo de combustível. Estima-se um aumento entre 3 a 6% de resistência à rodagem pelo aumento de cada unidade de IRI. Outro motivo para o maior consumo de combustível é que a maior irregularidade os motoristas reduzem a velocidade, o qual aumenta o consumo de combustível. Em um estudo chamado WesTrack comprovou-se que ao reduzir a rugosidade em 10% se reduzia o consumo de combustível de caminhões em 4,5%. Na figura 12 se mostra um estudo similar realizado pelo National Center for Asphalt Technology (NCAT).
Índice de perfil*
I.R.I. Estimado** Fatores de estímulo ou
sanção (Fj) cm/km mm/km
4,0 ou menos
1.48 ou menos +0,05
4,1 a 5,5 1.48 a 1.52 +0,04
5,6 a 7,0 1.52 a 1.55 Estímulo +0,03
7,1 a 8,5 1.55 a 1.59 +0,02
8,6 a 10,0 1.59 a 1.62 +0,01
10,1 a 14,0 1.63 a 1.72 0
14,1 a 16,0 1.72 a 1.73 -0,02
16,1 a 18,0 1.77 a 1.81 -0.04
18,1 a 20,0 1.82 a 1.86 Sanção -0,06
20,1 a 22,00 1.86 a 1.91 -0,08
22,1 a 24,0 1.91 a 1,96 -0,10
Maior que 24,0 Corrigir
21
Fuel Economy and Roughness vs Time
4.14.24.34.44.54.64.74.84.9
55.1
1-Oct-00 20-Nov-00 9-Jan-01 28-Feb-01 19-Apr-01 8-Jun-01 28-Jul-01 16-Sep-01
Time
mp
g
1.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.20
IRI
(m/k
m)
mpg IRI
Economía de Combustível X Rugosidade y Fecha
Tempo
Figura 12: Rendimento de Combustível e Rugosidade com o tempo. Fonte NCAT
É de suma importância situar os trechos onde há um maior TPDA para reduzir o umbral de serviço e poder atingir importantes economias de combustível. No seguinte quadro é possível apreciar a economia de um trecho de rodovia de 50 km com 5000 TDPA.
TPDA
Tipos de Automóveis
% Quantidade Percurso Consumo Preço Galão Total
Economia 4,5%
Uni. Km / dia Km/ Gal Gal/ dia US$ US$/día US$/día
Uni USS / día US$ /Ano
5.000
Sedan 85% 4.250 50 30 1,67 5,77 9,6 0,43 1.839 671.214
Omnibus 5% 250 50 26 1,92 4,69 9,0 0,41 101 37.025
Camión 10% 500 50 12 4,17 4,69 19,5 0,88 440 160.440
Total 2.380 868.678
10 Anos
8.686.780
Quadro 13. Economia em Combustível equivalente a 4,5% em uma via de 50 km e com TPDA de 5000 automóveis 2. 7 MEDIÇÃO DO IRI A medição do IRI serve para:
- Obras em execução. Recomenda-se medir diariamente o IRI, para verificar os resultados dos procedimentos construtivos e fazer as correções pertinentes.
- Monitorar anualmente as condições da rede viária. - Avaliar custos de operação de automóveis segundo as condições das vias - Diagnosticar condições das vias para determinar plano de reparos - Estudar lugares específicos para avaliação
22
- Estudar cargas dinâmicas das rodas dos caminhões em zonas críticas As medições de IRI devem ser feitas sobre as marcas longitudinais dos veículos sobre cada pista. Devem-se medir ambas as marcas (direita e esquerda). 2.7.1. Medição durante obra Para medições durante a construção de pavimento se recomenda usar os Perfilômetros estáticos do tipo Caminhante, embora não tenham um alto rendimento no avanço diário, são econômicos. Um deles é o perfilômetro estático pivotante, é um equipamento eletrônico de alta precisão, para a avaliação da irregularidade nas superfícies de rodagem das rodovias. Também conhecido como Dipstick (Digital Incremental Profiler). Este aparelho mede e grava, automaticamente, na memória de um microprocessador incorporado, a diferença de quotas entre pontos separados sequencialmente a 250 mm, pivoteando alternativamente ao redor dos seus dois pés de apoio.
Os dados registrados são utilizados mediante um programa especial preparado ao efeito, para a obtenção do Índice de Irregularidade Internacional (IRI).
Também existem Perfilômetros Caminhante, podem oferecer dados em IRI. Figura 14.
A utilização do equipamento é manual e operável só por uma pessoa.
Figura 13. Perfilômetro tipo Dipstick Figura 14 Perfilômetro Caminhante (Walking Profiler )
23
Também existem Perfilômetros leves (Lightweight profiler) com laser e acelerômetros para
obter precisas medidas de perfil a velocidades de até 104 km/h. Podem oferecer dados em
Índice de Perfil (PI), IRI y RN. Estes perfilômetros podem ser usados para medir bases ou
pavimentos asfálticos
Figura 15 Perfilômetros leves com laser (Lightweight profiler). 2.7.2. Medições de controle Recomenda-se usar os perfilômetros inerciais, os quais se instalam em veículos para poder percorrer velocidades de 80 km/h e processar a informação segundo o modelo de “quarto de carro”. Ainda que estes sistemas sejam custosos, são muito eficientes.
São equipamentos de alto rendimento, que baseados em dispositivos como os acelerômetros, produzem medidas automáticas e de alta qualidade do perfil do caminho. Os mais estendidos são os perfilômetros laser, que dispõe de dispositivos laser para obter a medição do perfil, e que combinados com este sistema acelerômetros, permitem obter medidas de altíssima precisão a velocidades padrão de circulação (80-100 Km/h).
Figura 16. Perfilômetro Inercial
24
2.7.3. Considerações importantes ao medir o IRI,
- Os operadores dos equipamentos devem ser capacitados - Deve-se medir o IRI sobre as marcas esquerda e direita que deixam os automóveis - Os equipamentos para medir rugosidade devem estar certificados e calibrados
segundo os procedimentos de normas. AASHTO PP 49-03 “Certification of Inertial Profiling systems). AASHTO PP50-03 Operating Inertial Profilers and Evaluating Pavement Profiles.
- Com altas velocidades superiores a 100 km/h é difícil seguir a marca - Recomenda-se fazer pelo menos uma medição de controle anual - Recomenda-se realizar medições diariamente durante a construção de um
pavimento para poder corrigir imperfeições nos procedimentos construtivos. - Deve-se medir o IRI nas superfícies da base ou nas superfícies fresadas, já que o
IRI da capa de rodagem dependerá das condições da superfície por sobre onde se colocará a mistura de asfalto.
- Enquanto os intervalos de medição tiverem menor longitude, será mais fácil detectar e corrigir falhas pronunciadas.
3. O AUMENTO DO IRI TAMBÉM SE DEVE À DENSIDADE NÃO UNIFORME DO PAVIMENTO OBTIDO DURANTE A SUA CONSTRUÇÃO. A SEGREGAÇÃO DE TEMPERATURA E BRITA NÃO PERMITE OBTER UMA DENSIDADE UNIFORME. Mediante o uso de uma câmera infravermelha para observar o transporte das misturas asfálticas desde a planta de asfalto durante o seu percurso e descarga, ficou claro que o diferencial de temperatura na camada de asfalto era significativamente maior do que foi pensado. Os efeitos prejudiciais de compactação com baixas temperaturas ou segregação de brita têm sido documentados nos últimos 12 anos. Recomendo revisar o Estudo do Departamento de Trânsito (DOT) do Estado de Washington, Research Report 476.1: Construction-Related Asphalt Concrete Pavement Temperature Differentials and the Corresponding Density Differentials (http://www.wsdot.wa.gov/research/reports/fullreports/476.1.pdf). O Departamento de Trânsito de Washington (WSDOT) estudou em 1996 os efeitos de áreas de baixa densidade que se apresentam em forma cíclica utilizando o Densitômetro Nuclear. Em 1998, através da câmera infravermelha, foram localizadas as citadas áreas. Chegaram à conclusão de que nas zonas frias existia uma menor densidade que no resto da camada. Ver figura 17.
25
Figura 17. Áreas de misturas de asfalto frias menores a 79ºC são relativamente rígidas e resistentes à compactação, cujos resultados são densidades menores as encontradas nas áreas mais quentes e, portanto, zonas propensas a falhas prematuras. Observar os pontos de baixa temperatura na foto, menores a 106,1ºC e comparar com os pontos escuros na foto do caminho depois de um ano de serviço, onde aparecerão falhas prematuras.
Figura 18. Em 1999, a WSDOT junto com a Universidade de Washington (UW) estudou a relação entre os diferenciais de temperatura antes da compactação e a densidade depois da compactação. À seção do pavimento mais fria lhe correspondem densidades menores depois da compactação. Por exemplo, na foto infravermelha a uma densidade de 87,4% lhe corresponde uma leitura da mistura de asfalto de 74,5ºC. No estudo realizado pela WSDOT no ano 2000, verificou-se que quando diferenciais de temperatura maiores que 14ºC aparecem na mistura de asfalto colocada pela acabadora, a porcentagem de vácuos aumenta aproximadamente em 2% a mais. Informação de campo mostrou que por cada 1% de incremento na porcentagem de vácuos sobre um umbral de 7%, há uma redução de aproximadamente 10% na vida do pavimento. Sobre esta base, 2% de incremento de vácuo poderia encurtar a vida do pavimento em 20%, reduzindo a vida útil
26
em 3 anos de uma rodovia projetada para 15 anos. Os diferenciais de temperatura de acordo com os atuais métodos de construção são muitas vezes maiores que 14ºC, pelo qual continuarão apresentando falhas prematuras nos pavimentos com o conseguinte aumento da rugosidade. Seguidamente, a alta porcentagem de vácuos que acontece nestas áreas permitirá a infiltração de água na mistura, a qual se congelará no inverno e quebrará o pavimento para produzir um buraco. É importante mencionar que o fenômeno antes descrito agirá exatamente como um ponto segregado com as partículas grossas concentradas, o qual resultará na formação de um buraco. Porém, neste caso, em vez de acontecer a segregação de partículas, a causa fundamental é a segregação por temperatura. Ao examinar este fenômeno e entender as causas, resulta aparente que a empreiteira de pavimentos asfálticos não controla muitas das causas da segregação de temperatura. Em uma tentativa para determinar a gravidade do dano causado pelos pontos frios, o Sr. Ronald Collins da PTI, utilizando um compactador vibratório PTI e um analisador de pavimentos asfálticos (APA), compactou uma mistura típica Georgia a 300ºF (149°C), 280 ºF (138°C), 260 ºF (127°C), 240 ºF (116°C), 220 ºF (104°C) e 200 ºF (93°C). Foi usado um compactador vibratório para compactar a mistura a 149°C para conseguir 7% de vácuos. O tempo necessário para compactar (aproximadamente 17 segundos), a amplitude e a frequência de vibração foram mantidas constantes. Ver figura 19.
3/8" HMA APA Fatigue Results
180200220
240260280300
320340360
0 10000 20000 30000 40000 50000
APA Cycles to Failure
Co
mp
actio
n T
em
peratu
re
(oF)
9.3
8.4
8.4
7.8
7.3
6.8Air Voids
Massa en Quente 3/8” Resultados de Fadiga APA
Tem
pe
ratu
ra d
e C
om
pac
taçã
o
Número de Ciclos de Falha APA
149⁰C
104⁰C
Figura 19. Resistência ao Afundamento e Fatiga segundo diferentes temperaturas de compactação. A figura 19 mostra o efeito na porcentagem de vácuos ao descer a temperatura. Como podemos ver, a porcentagem de vácuos aumenta de 6,8% quando foi compactada a 149°C (300ºF) até 9,3% quando foi compactada a 93°C (200 ºF). Cada uma das vigas produzidas neste estudo foi colocada no analisador de pavimentos asfálticos (APA) e foi realizado um teste de fatiga até fazer falhar as vigas. Como pode ser visto na figura 6, os ciclos necessários para a falha diminuíram significativamente à medida que aumentou a porcentagem de vácuos no pavimento. A mistura compactada a 104°C (220 ºF) teria
27
aproximadamente de 10 a 12% da vida útil da mistura compactada a 149°C (300 ºF). Também se observa a segregação física durante o transporte e colocação da mistura, onde os brita de maior tamanho se separam e ao não contar com brita de menor tamanho terão uma alta porcentagem de vácuos: por outro lado, os lugares onde se apresentam uma maior porcentagem de fino se encontrará uma maior quantidade de asfalto que no desenho. Em ambos os casos, reduz-se a capacidade estrutural dramaticamente. O diferencial de densidade é uma das principais preocupações na preparação e colocação de misturas de asfalto a quente. A densidade é importante para prevenir filtrações de água para as camadas inferiores, oxidação do asfalto, e um aumento na densidade com tráfego e para fornecer uma adequada resistência ao corte. A DOT Arkansas mede a temperatura de forma transversal, paralela à mesa compactadora da acabadora cada 13 m. São medidas duas temperaturas a 30 cm dos bordes da mesa compactadora e uma no centro, não é permitido colocar a mistura se aparecerem diferenciais de mais de 6ºC. Já existem sensores que são colocados atrás da mesa compactadora da entendedora que registram a temperatura de colocação da mistura durante toda a pavimentação. É necessário ter o maior cuidado durante a colocação de micro pavimentos a quente e o uso de polímeros nas misturas já que a perda de temperatura é mais rápida que nas misturas convencionais. Também é importante ter acabadoras que não produzem segregação central. Não apenas produz uma separação física, como pode ser visto na Figura 20 também aparece segregação térmica.
Figura 20. Segregação central causada por acabadora
28
4. COMO OBTER PAVIMENTOS COM UM IRI MENOR A 1,5 m/km E COM DENSIDADE UNIFORME Para obter uma camada com rugosidades menores a 1.5 m/km e com densidade uniforme, é de vital importância considerar o seguinte: Nível de Material: A Indústria recomenda que o nível de material esteja sempre pela metade dos eixos sem-fim. Existem dispositivos, como os sensores de ultra-som, que automatizam o controle do nível de material. Quando o controle é feito de forma manual, cada vez que o material estiver sobre os eixos sem-fim, a mistura exercerá uma maior pressão ascendente sobre a mesa compactadora e se levantará, caso contrário, quando o material estiver abaixo da metade do eixo sem-fim, a mesa compactadora descerá pelo seu próprio peso. Estes movimentos aumentarão o IRI inicial. Por esta razão, recomenda-se utilizar os sensores automáticos de nível e colocar extensões dos eixos e túneis a uma distância de 30 a 45 cm do borde da mesa compactadora. Figura 22 Velocidade de Pavimentação: No processo de pavimentação, a mesa compactadora se encontra em uma posição flutuante, as mudanças de velocidade da acabadora afetarão a quantidade de material nos eixos sem-fim, o que produzirá movimentos verticais na mesa compactadora e aumento do IRI. Quando se aumenta a velocidade da acabadora, o ângulo de ataque diminui, reduzindo a espessura da camada de asfalto. Quando a velocidade de pavimentação diminui, o ângulo de ataque se incrementa aumentado a espessura do pavimento. É importante que o operador mantenha uma velocidade constante da acabadora. Figura 22 Sensores de Gradiente: É importante que a acabadora conte com sensores automáticos de nível. Existem do tipo contato e sem contato (com sensores de ultra-som). É recomendável contar com superfícies planas, já que serão as referências das leitoras. Para recapagens se recomenda fresar antes de colocar una nova capa e encher os buracos que existam após o fresado. É recomendável contar com bases que tenham superfícies planas, já que serão as referências das leitoras. Para recapagens se recomenda fresar antes de colocar uma nova capa e preencher os buracos ou nivelar as protuberâncias que fiquem após o fresado. A irregularidade do fresado normalmente é 5 mm com respeito a uma régua de 3 m. Ver figura 21.
29
Ver figura 21. Capa fresada que requer capa niveladora
FORÇAS QUE AGEM SOBRE MESA COMPACTADORA
Força de Corte entre
Mesa e Material
(Força F )
Reação do Material
(Força R )
FR
Força de tiro(Força P )
Correto nível de material(Força M )
Peso da Mesa
( Força W )
M
P W
Figura 22: Mesa compactadora da Acabadora
Figura 23. Capa após a compactação Quando a nova camada for colocada corretamente pela acabadora antes de ser compactada pelos rolos, melhorará o IRI em 75% aproximadamente sobre a leitura da base, depois de compactada se estima que a melhora será só de 50%. Recomenda-se encher os buracos
Camada recém-colocada
15% Compactação de rolo
Mat Profile After CompactionCamada após a compactação
jMelhora a rugosidade da base
Em 50% aproximadamente
Differential CompactionDiferencial de Compactacion
Original Uneven BaseBase Original Irregular
15 m (50 ft)
Leveling Course
Profiled/Planed Off
30
que existam após o fresado, assim como, pôr duas camadas em vez de uma. Ver figuras 21 e 23. A explicação sobre a importância de colocar um pavimento sobre uma superfície plana, já seja uma base nova ou um pavimento fresado se descreve no seguinte quadro. Se consideramos que uma mistura de asfalto a quente no caminhão tem uma densidade de 1,762 kg/m3, equivalente a 76%, e ao ser compactada a 96% alcança uma densidade de 2,243 kg/m3, é requerido que o pavimento seja compactado em 25% da espessura original.
Densidade Espessura de Capas pol. (mm)
96% FINAL 1,00 (25,4) 2,00 (50,8) 3,00 (76,2) 4,00 (101,6) 5,00 (127,0)
94% 1,02 (25,9) 2,04 (51,8) 3,06 (77,7) 4,08 (103,6) 5,10 (129,5)
92% 1,04 (26,4) 2,08 (52,8) 3,13 (79,5) 4,14 (105,2) 5,22 (132,6)
90% 1,07 (27,2) 2,13 (54,1) 3,20 (81,3) 4,27 (108,5) 5,33 (135,4)
88% 1,09 (27,7) 2,18 (55,4) 3,26 (82,8) 4,36 (110,7) 5,45 (138,4)
86% 1,11 (28,2) 2,23 (56,6) 3,35 (85,1) 4,46 (113,3) 5,58 (141,7)
84% 1,14 (29,0) 2,28 (57,9) 3,43 (87,1) 4,57 (116,1) 5,71 (145,0)
82% 1,17 (29,7) 2,34 (59,4) 3,51 (89,2) 4,68 (118,9) 5,84 (148,3)
80% 1,20 (30,5) 2,40 (61,0) 3,60 (91,4) 4,80 (121,9) 6,00 (152,4)
78% 1,23 (31,2) 2,46 (62,5) 3,69 (93,7) 4,92 (125,0) 6,15 (156,2)
76% INICIAL 1,26 (32,0) 2,53 (64,3) 3,79 (96,3) 5,05 (128,3) 6,31 (160,3)
Quadro 14. Espessura da capa x Densidade. Fonte: Boletim Astec T-123S
Por exemplo, se queremos colocar uma capa de 2 pol.(50 mm) de espessura devemos pôr a chapa da acabadora apoiada sobre uma chapa de 2,53 pol. (50 mm) para que durante o processo de compactação fique em 2 pol. Se temos uma superfície irregular no momento de compactar com os rolos, obteremos diferentes densidades afetando a vida útil do pavimento. Com menor densidade teremos mais vácuos, o qual se traduz em erosão por efeito da água que ingressa no pavimento e com uma menor resistência da mistura para as solicitações de tráfego. Pavimentação Contínua: Não se deve permitir que os caminhões batam na acabadora. Embora as mesas compactadoras flutuem e possam suportar certo movimento da acabadora sem sofrer danos, os movimentos bruscos vão produzir superfícies com protuberâncias. Portanto, cada vez que a acabadora se detiver, trocar de velocidade ou bater nos caminhões, então se produzirão protuberâncias aumentando a irregularidade da superfície pavimentada. A Pavimentação Contínua elimina as causas de irregularidade antes mencionadas. Isto se consegue com o uso do Veículo de Transferência de Material. Ver figura 24.
31
Um pavimento regular é um pavimento de qualidade. Para obter um pavimento regular a acabadora deve funcionar continuamente. 90% de todos os problemas se eliminam se a acabadora funciona com uma velocidade constante.
Direção
Descarga a MTV
Descarga a Caçambade 10 tn
Caçamba25 Tn
Eixo anti-segregação
Vibroacabadora
Pavimentação Contínua com o uso do Veículo de Transferência de Material
Figura 24 Pavimentação Contínua com o uso do Veículo de Transferência de Material Este equipamento autopropulsado permite que um caminhão descarregue muito rapidamente (3 minutos), conta com uma caçamba de armazenamento de até 25 ton. de capacidade onde se remisturam os materiais por meio de um eixo anti-segregação de três etapas, homogeneizando a temperatura (sem aquecimento) e reduzindo consideravelmente a segregação de temperatura e brita, permitindo assim obter uma mistura uniforme de tal forma que com um mesmo equipamento se elimina o problema da segregação de brita e temperatura e se obtém camadas muito regulares ao pavimentar de forma contínua.
Figura 25. Eixo anti-segregação A mistura homogeneizada é posteriormente transportada até a acabadora, na qual pode ser colocada uma caçamba de 10 ton. de capacidade aumentando a quantidade de material no trem de asfalto a 35 ton. e evitar os problemáticos derramamentos de material. Ver figura 26.
32
Ao diminuir os tempos de descarga e espera devido a que o Veículo de Transferência de Material permite contar no trem de asfalto com 35 ton. de mistura, reduz-se o número de caminhões entre 3 a 4 unidades. Muitas vezes a economia equivale à metade do total dos custos de aquisição e operação de um Veículo de Transferência de Material.
Figura 26. FBS Veículo de Transferência de Material, Rodovia Dos Bandeirantes Km 42 São Paulo
O Veículo de Transferência de Material é verdadeiramente um equipamento que faz que a pavimentação seja menos delicada. Muitas vezes os motoristas dos caminhões não têm experiência e batem na acabadora, inclusive dificultam a coordenação na descarga apertando os freios, fazendo que a acabadora se desloque para os lados durante o empuxo. A caçamba de 10 ton. de capacidade que se instala na caçamba da acabadora evitará que se derrame material diante da acabadora, cuja consequência será o levantamento da mesa compactadora da acabadora quando passar sobre o material derramado aumentando a rugosidade. É muito comum ver que o material derramado é posto sobre a camada recém-colocada. Este material é frio e dificultará uma correta compactação. Cada vez que a acabadora se detém, produz-se um esfriamento do material sem compactar perto da mesa compactadora, como também do material que fica na acabadora, o qual produzirá uma camada com densidade não uniforme. Ao voltar a arrancar a acabadora, se produzirá uma leve protuberância que aumentará o IRI. Por esta razão, é importante reduzir as paradas da acabadora.
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5. COMO RECUPERAR UM PAVIMENTO DANIFICADO DE FORMA ECONÔMICA Atualmente encontramos pavimentos asfálticos deteriorados, onde a estrutura do pavimento, isto é, a base e sub-base estão em bom estado em mais de 90% da longitude da via. Atualmente existem procedimentos de reciclagem da camada de rodagem em forma eficiente e econômica.
Figura 27. Trem de Reciclagem a Frio no lugar utilizando emulsões, Brown & Brown, Fernâo Diaz, Belo Horizonte (MG) Na figura 27 podemos apreciar um trem de reciclagem, onde uma potente fresadora de 950 HP corta 4” de espessura de um pavimento danificado e 3,8 m de largura em uma passagem. Após, o material é colocado em uma recicladora móvel empurrada pela fresadora. A recicladora classifica o material por uma peneira, o material de maior tamanho ao selecionado (por exemplo 1,25”) passa a uma trituradora de impacto e o material processado é novamente passado pela peneira. Depois, o material classificado é pesado e misturado com emulsões (2 a 3%), especialmente desenhada, que são injetadas em spray em uma caixa de paletas de 2,4 m de comprimento e controlada por um computador. A fresadora empurra a cisterna que contém a emulsão. O material reciclado é colocado por uma acabadora convencional (Ver figura 28) e finalmente compactado por duas compactadoras, uma de rolos lisos e outra sobre pneus.
Figura 28 Capa reciclada recém-colocada com acabadora convencional
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Antes que a fresadora corte o material, acrescenta-se 1% de cimento sobre o pavimento danificado. Posteriormente se deve colocar uma camada de rodagem a frio ou a quente, já que este processo deixa uma camada com uma porcentagem de vácuos ao redor de 14%. As grandes vantagens deste procedimento são: Permite reciclar 100% do pavimento danificado. Avanço de até 2,4 km por dia. Capacidade de produção de 500 ton./h. Grande qualidade de reciclagem por classificar o material e misturá-lo na caixa de paletas de eixos gêmeos de 2,4 m de largura. Custo de 50% sobre reparos convencionais. Longa Vida útil de 6 a 8 anos sobre micro camadas a frio e 7 a 15 anos sobre camadas de asfalto a quente (ARRA). A reciclagem obtida com este procedimento chega a ter até 80% da capacidade estrutural que tem um pavimento novo. 6. COMPACTAÇÃO, Depois de colocar corretamente a mistura de asfalto a quente, isto é, sobre uma superfície plana sem ondulações e uma mistura homogênea sem segregação e com procedimentos construtivos que permitam colocar o pavimento o mais regular (plano) possível é de suma importância terminar com uma boa compactação. Recomenda-se que pelo menos os rolos deem 33 impactos por minuto. Por exemplo, para uma velocidade de 50 mpm e com uma frequência de 1800 vpm, terá 36 impactos por minuto. É de suma importância fazer uma franja de prova de 150 m e medir a densidade por cada parada do rolo, para estabelecer um padrão de compactação. Também é necessário considerar que um pavimento de 2” de espessura colocado a uma
temperatura de 135 ⁰C tem uns 15 minutos antes que a temperatura diminua a 80 ⁰C. Se
estimamos que uma acabadora normalmente opera a uma velocidade de 5 mpm, será necessário terminar a compactação em uma seção de 75 metros atrás da acabadora. Devemos ter cuidado de não sobre compactar já que se pode produzir exsudação ou fraturar o brita. O diferencial de densidade é uma das principais preocupações em misturas de asfalto a quente. Devem-se incentivar testes de controle de qualidade para conseguir obter camadas de densidade uniforme. A densidade é importante para prevenir filtrações de água a as camadas inferiores, para prevenir oxidação do asfalto, para prevenir um aumento na densidade com tráfego e para fornecer uma adequada resistência ao corte. Alguns Departamentos de Trânsito nos Estados Unidos estão utilizando penalidades quando a densidade média do pavimento está fora dos parâmetros exigidos, como o Departamento de Trânsito de Pensilvania. Os fatores de pagamento são assinalados a gradação,
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densidade em obra e conteúdo de asfalto. Os fatores de pagamento são determinados segundo os desvios dos limites das especificações. A seguinte Tabela mostra o fator de pagamento segundo conteúdo de asfalto, gradação e densidade:
Conteúdo de Asfalto Valor de Teste Porcentagem de ajuste no pagamento
±0.07% 100
±0.8-1.0% 75
> ±1.0% *
Porcentagem passo malha #200
±3.1-4.0% 75
±3.0% 100
> ±4.0% *
Densidade ≥ 92% or < 97% of DMT
100
90-91% or 97-99% of DMT
98
≤ 89% or > 99% of DMT
*
Quadro 15. Ajuste de preço do contrato segundo especificações limites. DOT Pensilvania DMT: Densidade Máxima Teórica 7. ECONOMIA OBTIDA POR COLOCAR MISTURAS DE ASFALTO A QUENTE COM IRI MENOR A 1,5 M/KM E SEM SEGREGAÇÃO: 7.1 Análises de Custos de Transporte por usar Veículos de Transferência de Material Dados de transporte e colocação de mistura de asfalto a quente:
- Caminhões de 28 Ton. de capacidade. De quatro eixos. - Velocidade de Pavimentação 5 m/min. - Faixa de 3,7 m de largura e 2” de espessura compactado a 96% de densidade (2,2
ton./m3) - Tempo de descarga de caminhão com Veículo de Transferência de Material 3 min.
Isto se deve a que a capacidade do transportador do veículo de transferência de material é de 1000 ton./h e conta com uma capacidade de armazenamento de 25 ton.
- Capacidade de Usina de asfalto de 100 ton./h
Com os dados mencionados se pode calcular o tempo para descarregar um caminhão com mistura de asfalto:
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- Produção: 5m/mi x 3,7 m x 0,0508 m = 0,94 m3/min x 2,2 ton/m3 = 2,1 ton./min.
Tempo de descarga de caminhão de 28 ton. = 28 ton. / 2,1 ton./min. = 14 min.
Se consideramos que para planejar uma pavimentação tenhamos 6 caminhões na obra, podemos definir no seguinte quadro os tempos de espera médio por cada caminhão.
Descargas VTM 14 min Descarga com VTM 3 min
Caminhão 28 ton.
Tempo Espera (min)
Tempo Descarga (min)
Tempo Espera (min)
Tempo Descarga (min)
1 0 14 0 3
2 14 14 3 3
3 28 14 6 3
4 42 14 9 3
5 56 14 12 3
6 70 14 15 3
Tempo total 210 84 45 18
Tempo médio 42 8
Quadro 16 - Tempo médio de espera No caso da descarga direta na acabadora, a média de espera de cada caminhão é de 42 min.; enquanto que com o Veículo de Transferência de Material é de 8 min. Se consideramos 8 horas de trabalho por dia com uma eficiência de 50% devido a condições climatológicas, demora por materiais, falha de equipamento, entre outras razões podemos considerar uma produção e colocação de 400 ton. por dia. No quadro 17 podemos ver a economia de caminhões segundo o procedimento de descarga, já seja direta ou utilizando o veículo de transferência de material (MTV, pelas siglas em Inglês Material Transfer Vehicle). É possível observar que utilizando o Veículo de Material se economizam 3 caminhões, sendo o custo da economia por tonelada de US$ 1,68. O custo operativo de um Veículo de Transferência de Material flutua entre US$1,00 a US$3,00 por tonelada dependendo das horas de uso por ano. No entanto, para um uso de 1500 horas por ano e considerando uma capacidade de planta de 100 ton./h, o custo de operação e aquisição de um Veículo de transferência de Material é de 1,70 US$/ton. Muito similar à economia de transporte. O uso do veículo de transferência de material permite aumentar a eficiência dos caminhões como se observa no quadro 14 de 65 a 87%, isso permitirá reduzir os custos de carreto no caso de que se pague o transporte por ton., já que os caminhões poderão fazer mais viagens.
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TRANSPORTE DE MISTURA DE ASFALTO
sem MTV com MTV
Produção Ton./ h 100 100
Produção Ton./ Dia 400 400
Ton. / Caminhão 28 28
Caminhão Custo/H $60 $60
H /Dia (Eficiência 50%) 4 4
Minutos Minutos
Demora na Planta 0 0
Tempo de Carga 1 1
Ticket & Cobertor 5 5
Transporte à obra 60 60
Demora na obra 42 8
Acomodação do caminhão 3 1
Descarga à acabadora 14 3
Retorno à Planta 60 60
Total de minutos 185 138
# Ciclos 1,3 1,7
# de
Ciclos/Caminhão 14 14
# de Caminhões 11 8
Custo diário $2.642,86 $1.971,43
Custo / Ton. $6,61 $4,93
Eficiência do
Caminhão 65% 87%
Quadro 17 - Custo por ton. de carreto. 7.2 Economia por redução do IRI e obtenção de densidade uniforme Considerando os dados anteriores, é possível calcular a quantidade de economia por cada ton. de mistura colocada por maior vida útil e menores custos de manutenção: Em primeiro lugar calculemos o avanço diário para uma pista de 3,7 m de largura: Avanço: 5 m/mim x 60 min./h x 4h/d = 1200 m de avanço por pista por dia Se consideramos que a penalidade na DOT de Connecticut é de 31,5% por obter um IRI de 1.863 em vez de 1.263 m/km, devido a todos os benefícios expostos, como maior vida útil do pavimento e menores custos de manutenção e considerando a penalidade na DOT da Pensilvania de 2% por estar fora dos níveis de densidade (considerando que não se aceitam densidades menores a 89% e maiores a 98%), devido principalmente à perda de resistência
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da mistura devido à segregação, temos uma economia de 33,5% por cada quilômetro ou tonelada colocada. Economia por cada 1.200 m colocados em um dia: 1200 m/d x 3,7 m x 0,0508 m = 225,6 m3 x 2,2 ton./m3 = 496,2 ton./dia Se considerarmos um custo médio da mistura preparada e colocada de 100 US$/ton., podemos calcular a economia por maior vida útil e menores custos de manutenção de um pavimento. Custo diário de asfalto: 496,2 ton. x 100 US$ / ton. = 49.621 US$ /dia Economia por maior vida útil e menor custo de manutenção: 49.621,00 US$ * 33,5% = US$ 16.623
A economia por maior vida útil e menores custos de manutenção por cada km é de US$ 13.853 e para uma rodovia de 50 km com duas faixas, a economia é de
US$ 1.385.250
É recomendável investir em equipamentos especializados de colocação de misturas de asfalto a quente como os veículos de transferência de material e melhorar os procedimentos construtivos para colocar pavimentos com IRI menores a 1,5 km e com densidade uniforme, em lugar de gastar prematuramente em manutenção, com o conseguinte impacto não só econômico, mas também ambiental. 8. ESPECIFICAÇÕES DE CONSTRUÇÃO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS A QUENTE 8.1 DISPOSIÇÃO ESPECIAL DO DEPARTAMENTO DE TRANSPORTE E RODOVIAS DO ESTADO DE ARKANSAS Division 400 of the Standard Specification for Highway Construction, Edition of 1996 is hereby amended as follows: Dispositivo de Transferência de Material (DTM) / Veículos de Transferência de Material (VTM). O Dispositivo de Transferência de Material ou Veículo de Transferência de Material (DTM/VTM) deverão ser usados em todas as rodovias do Estado, as US (do país) e as Interestaduais para a colocação de Misturas de Concreto Asfáltico a Quente (MCAC). As MCAC isentas deste requerimento são projetos de área ou fases de trabalho com menos de 1.000 toneladas de mistura de asfalto a quente, pavimentos temporários (tais como desvios, vias de passo, acostamentos e entradas) e a colocação de misturas de asfalto a quente em valas menores a 3,3 m (11’) de largura. A MCAC deverá ser transferida mecanicamente à acabadora através de um DTM/VTM. O material deve ser continuamente remisturado já seja
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internamente no veículo de transferência, em uma caçamba insertada na acabadora ou na caçamba da acabadora. O remisturado/recombinado deve ser alcançado por meio do uso de eixos de mistura, paletas ou peneiras capazes de misturar continuamente a mistura de asfalto a quente. O MTD/VTM, caminhões, e acabadoras deverão trabalhar juntos para prover um fluxo de material contínuo, uniforme e livre de segregação. O número de caminhões, a velocidade da acabadora, nível de produção da planta e velocidade do DTM/VTM deverão estar coordenados para evitar operações de paradas e arranques. As asas da caçamba da acabadora não deverão ser levantadas em nenhum momento durante a operação de pavimentação. Se o MTD/VTM ou a unidade de remisturado/recombinado falhar durante a colocação da mistura, a empreiteira deverá continuar com as operações de colocação da mistura de asfalto até que toda a mistura de asfalto em trânsito ou armazenada em um silo tenha sido colocada e até o tempo suficiente como para colocar a mistura de asfalto suficiente para manter o trânsito de uma maneira segura. A operação de colocação deverá parar até que o equipamento se encontre operativo. O engenheiro avaliará o desempenho do MTD/VTM e da unidade de remisturado/recombinado medindo o perfil da temperatura da capa atrás da mesa da acabadora durante a sua colocação na franja de teste de compactação. A MCAC a ser colocada para o teste de perfil de temperatura deverá ser mantida nos caminhões pelo menos 45 minutos, medida desde o tempo que o caminhão foi posto em marcha até que tenha descarregado dentro do MTD/VTM. Se a caçamba do caminhão está coberta, a coberta será removida ao chegar à franja de teste. As medidas do perfil de temperatura deverão ser tomadas da superfície da capa em 6 intervalos de 13 metros (50 pés) durante a construção da franja de teste usando um termômetro sem contato. Cada perfil de temperatura deverá consistir de três medidas de temperatura superficiais tomadas transversalmente à capa em uma linha reta a uma distância de 0,3m a 1m da mesa da acabadora enquanto estiver operando. As três medidas de temperatura em cada perfil deverão ser tomadas aproximadamente a 0,3 m do borde de cada lado e uma no centro da capa. A diferença entre a temperatura máxima e mínima de cada perfil individual não deverá ser maior a 6ºC (10 ºF). Se dois dos perfis de medição de temperatura dentro da franja de teste não cumprirem com o diferencial de temperatura requerido de 6ºC, a operação de pavimentação deverá ser interrompida e serão realizados os ajustes necessários no MTD/MTV ou no dispositivo de remisturado/recombinado para assegurar que a mistura de asfalto a quente a ser colocada pela acabadora esteja dentro das temperaturas requeridas. Uma vez que os ajustes foram feitos, o engenheiro repetirá o procedimento para verificar que a mistura colocada pela acabadora esteja dentro das especificações. Medidas adicionais de perfil de temperatura superficiais poderão ser tomadas transversalmente à capa em qualquer momento durante o projeto para determinar se o
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MTD/MTV ou o dispositivo de remisturado/recombinado estão trabalhando corretamente. Durante este teste de verificação, se duas medidas consecutivas de perfil de temperatura não cumprirem com o diferencial de temperatura requerido de 6ºC, a operação de pavimentação deverá ser interrompida e serão realizados os ajustes necessários no MTD/MTV ou no dispositivo de remisturado/recombinado para assegurar que a mistura de asfalto a quente a ser colocada pela acabadora esteja dentro dos requerimentos de temperatura. 8.2 DEPARTAMENTO DE TRANSPORTE DA PENSILVANIA Uso do Veículo de Transferência de Materiais betuminosos para projetos de pavimentação do Sistema Nacional de Rodovias O Departamento tem estado revisando a qualidade dos projetos de pavimentação com capas betuminosas nas vias principais. Adicionalmente, tem sido apresentada informação da indústria sobre equipamentos e processos que podem melhorar a qualidade e durabilidade dos trabalhos. Portanto, em um esforço por minimizar a segregação de britas e temperatura junto com a melhora da qualidade de direção, os Veículos de Transferência de Material serão requeridos em todos os projetos de pavimentação betuminosa do sistema viário nacional onde se coloquem 5.000 ton. ou mais de material no contrato. É fundamental que nós forneçamos aos nossos usuários o maior valor pelos seus impostos e o Veículo de Transferência de Material melhorará os nossos investimentos viários. Revisão - seção 4.10 Prover Veículos de Transferência de Material (VTM) a serem usados de forma intermediária e com uma unidade autopropulsada entre os caminhões e as acabadoras de asfalto como veremos a seguir: . Prover cobertores do tamanho suficiente para proteger o material no VTM. . Deve ser capaz de transferir o material desde os caminhões para a caçamba da acabadora a um nível uniforme e contínuo para permitir o contínuo movimento da acabadora. . Equipado com eixos misturadores para remisturar o concreto betuminoso antes de transferi-lo para a acabadora. . Livre de óleos de petróleo, solventes, ou outros materiais que afetam os concretos betuminosos.
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Adicionalmente, deve-se equipar a acabadora insertando uma caçamba que possa prover um fluxo de material diretamente sobre os transportadores da acabadora. 8.3 NORMA MEXICANA N-CTR-CAR-1-04-006/004
A colocação será realizada de forma contínua, utilizando um procedimento que minimize as paradas e arranques da acabadora. Durante a colocação da mistura, a caçamba de descarga permanecerá cheia para evitar a segregação dos materiais. Não se permitirá a colocação da mistura se existe segregação. É recomendável utilizar um equipamento especial para verter a mistura asfáltica na acabadora, evitando que o caminhão descarregue diretamente nas caçambas da mesma, melhorando assim a uniformidade superficial da capa.” 8.4 NORMA ESPANHOLA, MINISTÉRIO DE FOMENTO Os artigos vigentes de misturas betuminosas a quente do caderno de prescrições técnicas gerais para Obras de Rodovias e Pontes (PG-3), foram publicados por ordem FOM/891/2004, de 1° de março, mediante a qual se atualizaram a maioria dos artigos a firmes e pavimentos. A obrigação de dispor diante da estendedora, um equipamento de transferência de tipo silo móvel, para determinadas categorias de tráfego pesado ou com superfícies a estender superiores a 70000 m2. Norma vigente a partir de 2008. Tabela 542.14 (PG-3) - Índice de Irregularidade Internacional (IRI) (m/km) para pavimentos de nova construção
Porcentagem de quilômetros Tipo de capa
Rodagem e Intermediária Outras capas asfálticas Tipo de via
Acostamento de rodovias e autovias
Resto de vias
50 < 1,5 < 1,5 < 2,0
80 < 1,8 < 2,0 < 2,5
100 < 2,0 < 2,5 < 3,0
Equivalência com um valor IRI médio e um valor de desvio típico
IRI médio 1,69 1,85 2,35
Desvio típico 0,2022 0,3905 0,3905
Quadro 18. Índice de Irregularidade Internacional na normativa espanhola
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8.5 NOVA SCOTIA, CANADÁ Dispositivo de Transferência de Material – Opcional Não Obrigatório Será pago para a empreiteira um adicional de $1,50 por tonelada ao aplicar concreto de asfalto sem segregação, usando o Veículo de Transferência de Material (VTM). O VTM é um equipamento autopropulsado desenhado para remisturar e transferir misturas de asfalto a quente desde um caminhão de descarga dentro da caçamba insertada na acabadora, sem contato direto com a acabadora. As áreas sujeitas a reparos não serão eleitas para o prêmio de US$1,50 por tonelada. 8.6 NEW BRUNSWICK, CANADÁ As especificações adjuntas são aplicadas quando o Shuttle Buggy é um requerimento de um contrato. Em projetos viários provinciais onde o Shuttle Buggy não é um requerimento do contrato, as empreiteiras têm a opção de usar um Shuttle Buggy e cobrar um prêmio adicional de US$ 2,0 por tonelada. 9. CONCLUSÕES Na América Latina, podem ser construídas rodovias com índices de rugosidade inicial menores que 1,5 m/km na norma IRI, como se descreve neste trabalho. É importante a regulamentação e fomento de novas tecnologias como o uso da câmera infravermelha para controlar e registrar os diferenciais de temperatura, o Veículo de Transferência de Material para obter camadas com densidade uniforme e com uma rugosidade mínima, e modernos equipamentos para medir a rugosidade. As entidades encarregadas da construção, manutenção e controle das rodovias podem aplicar incentivos ou bonificações para a obtenção de menores rugosidades iniciais e densidade uniforme. Custa menos manter os pavimentos com menor rugosidade inicial e estes duram mais, conduzem a uma menor manutenção dos automóveis e caminhões e são mais seguros e silenciosos. Isto também se aplica para os benefícios das concessões rodoviárias, onde se deve tentar reduzir os custos de manutenção. Os índices de serviço poderão ser mantidos mais altos e os índices de rugosidade mais baixos se construímos pavimentos asfálticos sobre superfícies planas com equipamentos e procedimentos que permitam colocar os pavimentos a uma temperatura uniforme e dentro dos parâmetros de desenho, para que estes durem e não apresentem afundamento e rachaduras prematuras, cuja causa será o aumento do IRI e a queda de servicibilidade, aumentando assim os custos de manutenção. O uso do asfalto na construção de rodovias é sustentável já que permite reciclá-lo 100% eternamente. É muito importante fazer uma correta avaliação das condições de tráfego, clima, drenagens, estrutura de pavimento, análises de materiais, escolher os aditivos idôneos e planejar um adequado controle de qualidade antes de começar com um trabalho de reciclagem.
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Referências: 1. Boletín Técnico Alisado del Pavimento T-123 por J. Don Brock, PhD.,P.E. and Jim Hedderich ASTEC Industries, INC. 2. Boletín Técnico Segregación por Temperatura T-134 por J. Don Brock, PhD.,P.E. , Herb Jacob ASTEC Industries, INC. 3. Calidad en la Operación de máquinas pavimentadoras, NAPA 4. Calidad en la Operación del compactador de Rodillo, NAPA 5. Centerline Volume III, Sigue 1, Spring 1,998 News from the Flexible Pavement Council of West Virginia 6. Pavement Smoothness Index Relationships, Final Report, FHWA 2002 7. Pavement smoothness por Ronald Collins (PTI), 2001 8. Washington State Department of Transportation. 9. Guía AASHTO 2005 Provisional Standards 10. World Bank Technical Paper Number 46, 1986 Guidelines for Conducting and Calibrating Road Roughness Measurements Michael W. Sayers, Thomas D. Gillespie, and William D.O. Paterson 11. Critical Profiler Accuaracy Requirements, 2006 Technical Report UMTRI-2005-24 Steven M. Karamihas 12. Road surface characteristics and conditions:effects on road users. ARRB Transport Research Australia. ARR Report 314 (Año 1998) 13. A Statistical Analysis of factors associated with driver-perceived road roughness on Urban highway. Research Project 1803 task 28, June 2020 14. Impact of Smoothness on Hot Mix Asphalt Pavement Performance in Washington State 2004
