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3.4 Projeto de Reabilitação do Pavimento 3.4.1 Considerações Iniciais

Para se conceber o projeto de restauração de um pavimento é

preciso que se conheça a condição (ou estado) do pavimento, que se degrada pela ação do tráfego e dos fatores climáticos ou ambientais. Desta forma, distingue-se a condição funcional da condição estrutural, onde a primeira refere-se ao conforto de rolamento, segurança, custo do usuário, influência do meio ambiente e aspectos estéticos. Já a segunda, abrange as características de resistência e deformabilidade das camadas do pavimento e subleito, face ás forças destrutivas atuantes. A condição estrutural está ligada as características dos materiais utilizados e as espessuras das camadas que compõem o pavimento e subleito (MEDINA et. al., 1994).

Desse modo, o presente projeto teve por desígnio avaliar as características funcionais e estruturais do pavimento/subleito existentes, com vistas a concepção e o dimensionamento de soluções de reabilitação capazes de suportar a atuação das cargas do tráfego e restabelecer melhores condições de serventia ao pavimento, segurança e conforto ao usuário.

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Os levantamentos de campo e laboratório apresentados nos Tomos I, III, IV, V, VI, VII e VIII subsidiaram as soluções concebidas no presente projeto. Os citados anexos são elencados a seguir:

Estudos Geotécnicos – Volume 3B Tomo I – Estudos Geotécnicos; Tomo III – Levantamento de Irregularidade Longitudinal (IRI); Tomo IV – Levantamentos Deflectométricos; Tomo V – DNIT 006/2003 PRO;

Tomo VI – DNIT 007/2003 – PRO;

Tomo VII – DNIT 007/2003 – PRO; Tomo VIII – DNIT 007/2003 – PRO;

3.4.2 Avaliação do Pavimento Existente

Em nível de projeto, quando se busca dar a melhor utilização possível aos recursos orçamentários alocados a um determinado segmento, a avaliação tem por finalidade, levantar elementos que permitam diagnosticar em detalhes os problemas apresentados pelo pavimento, esclarecendo os mecanismos que levaram à sua deterioração, bem como caracterizar a estrutura existente de forma suficientemente completa para que se possa dimensionar o pavimento restaurado dentro de um nível de confiabilidade aceitável, levando-se em conta que as medidas de restauração aplicadas sejam não somente efetivas para a correção das deficiências funcionais, mas que sejam também eficazes do ponto de vista estrutural e econômico. 3.4.2.1 Avaliação Funcional do Pavimento Existente

A avaliação funcional destina-se a avaliar a condição do pavimento

de acordo com a visão do usuário, de modo a se detectar as deficiências

merecedoras de atenção. Compreende o levantamento dos aspectos que afetam

mais diretamente ao usuário da rodovia, na forma de conforto ao rolamento

(relacionado aos custos operacionais dos veículos), tempo de viagem (que também

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pode ter um custo associado) e segurança (custo de acidentes). Mais

especificamente (GONÇALVES;1999):

� Conforto ao Rolamento: depende da irregularidade longitudinal

da pista, o que é função primordial dos afundamentos plásticos

gerados por acúmulo de deformações permanentes sob cargas

repetidas em todas as camadas do pavimento;

� Segurança: tem como principal elemento o atrito em pista

molhada (resistência à derrapagem), o qual é função da

microtextura e da macrotextura superficiais, ambas afetadas

pelo desgaste produzido pela passagem do tráfego. O potencial

para hidroplanagem é incrementado pela irregularidade

transversal (afundamentos em trilha de roda). A refletividade da

superfície é outro item que pode adquirir importância quanto à

segurança.

Segundo VILLIBOR et. al. (2005), uma das mais importantes

avaliações de pavimento é o levantamento das condições superficiais, que espelham

diretamente as condições funcionais e subjetivamente as estruturais.

No presente estudo a avaliação funcional foi conduzida para se obter

os seguintes parâmetros:

• IRI;

• IGG;

• Flechas.

Sendo assim para obtenção dos parâmetros retro mencionados,

foram utilizadas as seguintes metodologias: a) DNIT 006/2003 – PRO – Avaliação objetiva da superfície de

pavimentos asfálticos – Procedimento.

b) DNIT 008/2003 – PRO – Levantamento visual contínuo para avaliação subjetiva da superfície do pavimento – Procedimento;

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c) Levantamento de Irregularidades longitudinais e transversais (IRI).

Antes de se elaborar o diagnóstico propriamente dito, torna-se imprescindível dividir cada trecho de rodovia em subtrechos homogêneos (STH’s), que são, por definição, segmentos dentro dos quais se espera um desempenho uniforme tanto para o pavimento existente como para o pavimento após a restauração.

A definição dos Subtrechos Homogêneos deve basear-se nos

parâmetros que mais fundamentalmente se relacionem ao desempenho futuro do pavimento existente e ao desempenho futuro de eventuais medidas de restauração a serem aplicadas. No meio técnico, tem-se quase como norma, promover a definição de segmentos homogêneos através da análise da poligonal gráfica da variação das deflexões reversíveis máximas. Por falta de métodos nacionais, foi-se buscar a solução deste problema no método denominado “Método das Diferenças Acumuladas” (Analisys Unit Delineation by Cumulative Differences), recomendado pela AASHTO no Guia de Projeto de Pavimento (1993) (Guide for Design of Pavements Structures). Através desta metodologia, pode-se fazer a divisão do trecho em segmentos homogêneos de uma forma racional, podendo ser usado qualquer outro parâmetro que for relevante na análise. Desse modo, foi utilizado como “divisor de águas” a deflexão reversível máxima, uma vez que este parâmetro é indicativo da condição estrutural do sistema pavimento/subleito.

A extensão máxima considera para cada um dos segmentos foi de 7 km e a mínima de 280 m obtida após divisão dos segmentos homogêneos.

1. Calcula-se o valor médio da deflexão para todo o trecho (D).

2. Calcula-se a diferença entre cada valor individual e o valor

médio.

3. Calculam-se os valores acumulados das diferenças.

4. Plota-se em um gráfico, nas abscissas as distâncias e nas

ordenadas os valores acumulados das diferenças.

Cada variação de coeficiente angular da curva obtida indica uma mudança do comportamento médio de um determinado segmento para outro, delimitando as extremidades dos segmentos homogêneos (ver Figura 1). Analiticamente considera-se:

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Deflexão média ⇒ 2

)1( ii

i

DDD

+= −

; Área entre estações e curva ⇒ iii lDA ∆×= ;

Sendo:

iD - defelxão na estação i;

il∆ - distância entre estações.

Área acumulada ⇒ ∑=

=n

i

ic AA1

;

Distância acumulada ⇒ ∑=

∆=n

i

ic LL1

;

Diferença acumulada ⇒ ∑ ∑∆−= ii ltgAiZ α .

Sendo:

cL

Actg =α

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d)

e) Figura 1: Exemplo de delimitação dos segmentos homogêneos pelo método da diferenças acumuladas (AASH TO, 1993)

Na Figura 2 consta o gráfico das diferenças acumuladas, onde cada ponto de inflexão do gráfico limita os segmentos homogêneos com características similares, como a extensão do trecho em análise é de 361,1km, não foi possível indicação no gráfico da divisão dos segmentos. Estes estão apresentados na Tabela 1.

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Figura 2: Divisão de segmentos homogêneos – Método das diferenças Acumuladas (AASHTO, 1993).

Na Tabela 1 constam os SH´s obtidos através da aplicação do

método da AASHTO, que possibilitou definir 85 segmentos. Por SH foi apresentada

a deflexão característica com FWD e convertida para Viga Benkelman, o IRI e o

IGG. Estes parâmetros serão analisados nos itens seguintes.

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Tabela 1: Segmentação homogênea constando a deflexão característica, IRI e IGG.

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Basicamente o diagnóstico do pavimento se divide em duas categorias, a

funcional que expressa as condições de conforto e segurança aos usuários e estrutural

que está ligada a condição de resistência das camadas que compõem pavimento/subleito.

A. Avaliação objetiva da superfície do pavimento DNIT 006/2003 PRO

De posse do levantamento de defeitos de superfície pela norma DNIT

006/2003-PRO, o qual está sendo apresentado no Anexo V, foi possível determinar o IGG

por segmento homogêneo.

42,4

2,4

32,9

22,4

0,00,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0 - 20 20 - 40 40 - 80 80 - 160 > 160

Fre

qu

ên

cia

Re

lati

va (

%)

Intervalo de Classificação

Histograma (IGG)

Figura 3: índice de Gravidade Global – IGG.

A caracterização dos defeitos de superfície é uma ferramenta importante

para a definição da condição de um pavimento, pois reflete a situação atual na qual se

encontra a estrutura. Um defeito é tido como sendo de classe estrutural quando é

associado à perda da capacidade de suporte do pavimento em suportar as cargas a ele

impostas. Já os defeitos de classe funcional estão ligados à qualidade de rolamento,

segurança e conforto. Salienta-se que os defeitos estruturais tendem a apresentar

problemas de ordem funcional, no entanto, eventualmente alguns pavimentos com alguns

defeitos de ordem funcional podem estar estruturalmente íntegros.

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Neste contexto, torna-se imprescindível destacar que, nos trechos

contemplados pelo presente projeto, estão sendo executados serviços do CREMA 1ª

Etapa, contemplando soluções funcionais através dos serviços de fresagem+reposição

com CBUQ, TSD, lama asfáltica e Microrevestimento asfáltico. Logo, em alguns

segmentos, que já sofreram intervenção, obviamente, não foi possível identificar os

defeitos de superfície existentes antes da sua intervenção. Desse modo, 35 dos 85 SH´s,

ou seja 41,2%, apresentaram IGG = 0. Sendo assim, para estes segmentos, a avaliação

estrutural através dos métodos destrutivo (sondagens e coleta de amostras) e não-

destrutivo (medida de deflexões com FWD), nortearam as necessidades daqueles

segmentos de reforço para suportarem, ao longo do período de projeto, as solicitações de

tráfego e clima.

Logo, 44,7% dos SH´s apresentaram classificação de “Bom” a “Excelente”

e 55,3% variaram de “Regular” a “Ruim”. Já com relação ao TR (%FC-2+%FC-3),

observa-se na figura 4 que mais de 41% dos segmentos homogêneos apresentam

TR>25%.

Figura 4: Trincamento (% de FC-2 + FC-3).

As irregularidades transversais foram obtidas através das flechas medidas

nas trilhas de roda com uso de treliça. Na figura 6 ilustra-se treliça que normalmente é

utilizada para o referido levantamento. Consta na figura 5 as flechas médias obtidas por

segmento homogêneos da qual pode-se extrair que mais de 90% das flechas médias

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encontram-se menores que 5mm, cuja classificação segundo o Manual de Restauração

de Pavimento do DNIT, edição 2006, é tida como “bom”.

Figura 5: Trincamento (% de FC-2 + FC-3).

Figura 6: Treliça para a medição das flechas nas trilhas de roda (DNIT, 2003).

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Tabela 2: Condições de superfície do pavimento.

QI (cont./km) IRI (m/km)

Excelente 13-25 1-1,9 5-4 0-20 0-2

Bom 25-35 1,9-2,7 4-3 20-40 2-5

Regular 35-45 2,7-3,5 3-2 40-80 5-10

Ruim 45-60 3,5-4,6 2-1 80-160 10-25

Péssimo >60 >4,6 1-0 >160 >25

IRREGULARIDADECONCEITO ICPF IGG TR

Sendo:

QI = quociente de irregularidade;

IRI = Índice internacional de irregularidade;

ICPF = Índice de condição de pavimentos flexíveis;

IGG = índice de degradação global;

TR = trincamento (% de FC-2 + FC-3)

B. Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho

homogêneo de rodovias de pavimentos flexíveis e semi-rígidos para

gerência de pavimentos e estudos – DNIT 007/2003-PRO

Segundo GONTIJO et. al. (1994), a especificação de serviço DNER ES

128/83, foi proposta pelo IPR para levantamento da condição de superfície, referindo-se

ao caso específico de avaliação de segmentos-testemunha selecionados para a gerência

de pavimentos flexíveis e semi-rígidos em nível de rede. Citam ainda os autores que,

desta forma, não se presta este tipo de levantamento para avaliações de pavimentos em

nível de projeto. Porém, a citada Norma foi revisada para o procedimento DNIT 007/2003-

PRO, onde o seu objetivo foi ampliado para a sua utilização em estudos e projetos. A

determinação dos percentuais, por tipo de defeitos, para cada um dos SH´s serão

apresentados no Projeto Básico, o qual contará as soluções de restauração do pavimento.

Os resultados do levantamento estão sendo apresentados nos Tomos VI ao VIII.

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Figura 7: Distribuição do percentual por tipo de defeitos – SH´s de 1 a 45.

Figura 8: Distribuição do percentual por tipo de defeitos – SH´s de 46 a 85.

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Conforme já exposto anteriormente, em muitos segmento que já sofreram

intervenção de serviços do CREMA 1ª Etapa, os defeitos de superfície foram eliminados,

por este motivo, em muitos segmentos os percentuais de defeitos levantados pelo DNIT

007/2003-PRO resultaram em zero e apenas quatro segmento apresentaram % de

FC-2+FC-3 > 20.

C. Irregularidades Longitudinal - IRl

Segundo BENEVIDES (2006) as irregularidades longitudinais, conforme

citado na literatura por diversos autores, é, atualmente, o parâmetro mais utilizado

internacionalmente para a avaliação funcional de pavimentos. Elas são decorrentes de

problemas de construção ou de defeitos oriundos da ação do tráfego e do clima,

principalmente das deformações permanentes do revestimento e do subleito.

As especificações da “American Society for Testing and Materials” –

ASTM E-867-82A de 1982, de 1982, conforme PATERSON (1987) apud BENEVIDES

(2006) definem as irregularidades longitudinais como sendo “os desvios da superfície de

um pavimento em relação a uma superfície plana, com características e dimensões que

afetam a dinâmica dos veículos, a qualidade do rolamento, o carregamento dinâmico e a

drenagem”.

O levantamento de irregularidade do pavimento é muito importante, pois

os estudos desenvolvidos na AASHTO Road Test permitiram estabelecer que 95% das

informações necessárias à avaliação da serventia, decorrem das irregularidades do perfil

do pavimento considerado, restando apenas 5% para os demais fatores. Desta forma, a

irregularidade é a grandeza física que melhor se correlaciona com a qualidade de

rolamento (HASS et al., 1994).

Os perfis bidimensionais de uma rodovia, longitudinais e transversais, são

representados como tendo ponto de partida um alinha imaginária. Na Figura 9, mostram-

se esquematicamente os respectivos perfis.

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Figura 9: Ilustração dos perfis transversal e longitudinal do pavimento

(fonte:www.cibermetrica.com.br)

O levantamento das irregularidades transversais é contemplado no

procedimento DNIT 006/2003 PRO, através das medidas das flechas (milímetros) em

cada estação demarcada, utilizando-se a treliça conforme figura 6. Estas medidas são

executadas nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), anotando-se o maior valor

medido em cada trilha. Caso a estação apresente remendo ou panela que inviabilize a

medida da flecha, a treliça pode ser deslocada, com a condição de se obter uma flecha no

interior da área previamente demarcada. Os resultados do levantamento de irregularidade

longitudinal está sendo apresentado no Anexo III. No presente projeto, as irregularidades

longitudinais, foram obtidas através da utilização do Roughometer II, fabricado pela ARRP

Group Lta©, que utiliza Instrumento para Medição da Distância (DMI).

Na figura 10 constam fotos do equipamento de medidas de irregularidade

longitudinal.

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Estaca 0 Estação 1813+12 - LD

Estaca 5155+7 - LD Estaca 10710 - LD

Estaca 17985 - LD Estaca 0 - LE

Figura 10: Fotos do Levantamento de Irregularidade – IRI.