Janeiro de 2005 UFRGS/PPGEP/LASTRAN

Excesso de carga, Excesso de carga, pesagem e durabilidade pesagem e durabilidade

de pavimentosde pavimentos

João Fortini Albano, Dr.

2

Estrutura:

1. Introdução2. Revisão3. Efeitos dos fatores carga, espessura e

pressão dos pneus no desempenho dos pavimentos: uma pesquisa experimental

4. Excesso de carga e a necessidade de pesagem: uma pesquisa de campo

5. A percepção da questão pesagem: uma pesquisa de opinião

6. Conclusões7. Referências8. Anexo A

3

O contexto rodoviário:

Extensão pavimentada:57.741,3 federais; 101.304,7 estaduais e,22.716,8 km municipais;

Totalizando 181.762,8 km, inclusive 9.708,6 km concedidas;Total 1,65 milhões km;60,5% cargas são transportadas por rodovias.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

4

Condições da malha:

Segundo pesquisa CNT/2004: 75% com graus de deficiência;Não conservar, deixar deteriorar e reconstruir significa um prejuízo anual de R$ 10 bilhões.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

5

Ações do Governo:

Plano emergência: restaurar 7000 km (2004); 4200 km até abril/05 e conservar 35000 km;Obras: BR-101, BR-319 e BR-364;Concessão de sete trechos rodoviários;Implantação de 17 postos pesagem;Recursos: dotações, CIDE, CREMA e as PPP.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

6

Perfil do TRC:

Veículos: 1,8 milhões, 71,5mil/ano;

Empresas: ETC 47.600, TCP 50.000, TAC 402.000;

Participação PIB: 1,6%;

Faturamento bruto: 20,4 bilhões;

Empregos diretos ETC: 390 mil.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

7

Problemas e rumos TRC:

Mercado competitivoBaixo valor dos fretes;Falta regulamentação;Mau estado das rodovias;Valor do pedágio e multas;Frota idade média 18 anos.Roubo de cargas;Falta de pesagens; Sobrejornada, excesso de cargas, aumento oferta;

Financiamento Modercarga;Cresce o número de CVC’s, (bitrens);Em 2004 vendas caminhões cresceu;Qualidade, tecnologia de ponta, logística, investimentos em conhecimento, informações e preços competitivos.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

8

Objetivos principais tese:

1. Medir efeitos da variação da carga/eixo, pressão inflação pneus e da espessura sobre a durabilidade prevista pavimentos;

2. Conscientizar autoridades e usuários dos problemas decorrentes, principalmente quanto ao excesso de carga e,

3. Justificar a necessidade de implementação de fiscalização por pesagem nas rodovias.

Cap

ítu

lo 1

Intr

od

uçã

o

9

Legislação:

Código de Trânsito Brasileiro(Art. 99) Somente poderá transitar vias terrestres veículo cujo peso e dimensões atenderem limites estabelecidos pelo Contran;

Resoluções Contran:12 (limites); 102 (tolerâncias); 104 (tolerância PBT e NF) e 164 (libera AET até 57 t)

Bom, rigoroso, combatido, delega poderes e responsabilidades, ainda em processo de adaptação.

Cap

ítu

lo 2

Revis

ão

10

A deflexão como resposta estrutural de um pavimento

A análise dos valores das deflexões recuperáveis máximas define as características estruturais de PF pois existe uma correlação quase perfeita entre a magnitude das deflexões e o surgimento de falhas no pavimento.

Cap

ítu

lo 2

Revis

ão

11

FEC e desempenho estrutural

Apoio: AASHTO (1972); DNER (1979); Queirós (1981 e 1982); Pereira A. (1985); DNER PRO 159 (1985); Schmidt e Ceratti (1987); National Research Council (1990); Pereira D. (1992); TRB (1997); DNER (1998); Pinto e Preussler (2001); Timm e Newcomb (2002).

Cap

ítu

lo 2

Revis

ão

12

FEC empírico-mecanísticos

Para pavimentos espessos

Para pavimentos delgados

9595,

p

i

DD

FEC ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

9595,

pp

ij

DD

FEC ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

Cap

ítu

lo 3

Pesq

. Exp

eri

men

tal

13

Excessos no Brasil:

Excessos de carga:Quantidade de veículos: 15,0 a 30,0% (100,0%)Valor da sobrecarga: entre 10,0 e 30,0% (50,0%)

Pressão de inflação dos pneus:Dianteiros: 665 kPa (95 psi)Não-dianteiros: 717 kPa (104 psi)

Revis

ão

Cap

ítu

lo 2

14

Pesagem

O excesso de carga causa danos nos pavimentos. Preconiza-se uso de balanças. Nos 58.000km de rodovias federais, existem 13. No RS, nos 76,0% da malha do Estado, as poucas balanças são precárias e nos 24,0% das concedidas há 5 balanças móveis. Eventualmente as PR’s fiscalizam excessos através de NF.

Cap

ítu

lo 2

Revis

ão

15

Como verificar os efeitos dos excessos de carga por eixo, das > pressões de inflação nos pneus e deficiências de espessura dos pavimentos.

O 1º passo do trabalho foi resolver:

16

Cap

ítu

lo 3

Pesq

. Exp

eri

men

tal

Pesquisa ExperimentalPesquisa Experimental

17

Objetivos:

Determinar significância dos Ce, Pi e E e interações sobre as D’s;Hierarquizar efeitos dos fatores segundo maiores danos;Propor modelo previsão das deflexões e,Estimar redução da durabilidade prevista dos pavimentos ensaiados, em condições críticas de carregamento.

Cap

ítu

lo 3

Pesq

. Exp

eri

men

tal

18

Onde?Na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS/DAER.P

esq

. Exp

eri

men

tal

Cap

ítu

lo 3

19

Como?

Medindo D em dois pavimentos: um espesso e outro delgado (SNc);Com os dados gerados desenvolveram-se uma análise de variância e 2 modelos de regressão múltipla;Calcularam-se FEC empírico-mecanísticos;A variação do FEC, permitiu o cálculo da redução da durabilidade prevista;A redução da durabilidade calculada foi comparada com a obtida p/ Elsym5.

Pesq

. Exp

eri

men

tal

Cap

ítu

lo 3

20

Resultados:

Significância dos fatores sobre “D”:C; E; CE; PE são significantes;P é significante no pavimento delgado;P não é significante no espesso;

Hierarquia entre os fatores:1º E; 2º C; 3º CE; 4º PE; 5º P;

Modelo de previsão “D”:D = 11,78 + 0,44C + 5,81E – 0,16CE

(R2=0,927)

Pesq

. Exp

eri

men

tal

Cap

ítu

lo 3

21

Redução % durabilidade

62,073,755,567,3Delgado

53,465,238,048,4Espesso

D Elsym5 FEC

b =4,32

D Elsym5 FEC

b =5,959

D medida FEC

b =4,32

D medida FEC

b =5,959

Tipo de Pavimento

Pesq

. Exp

eri

men

tal

Cap

ítu

lo 3

22

Sim, mas...

Realmente os resultados expressam indicações de redução da vida prevista do pavimento;Porém, os fatores de tráfego atuaram s/pavimentos através do rodado duplo do simulador de tráfego;Quais seriam os resultados com a ação do tráfego expressa por todo o espectro de veículos?

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

23

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

Pesquisa de CampoPesquisa de Campo

24

Objetivos:

Estudar efeitos do excesso de carga sobre a durabilidade pavimentos;Verificar a influência da fiscalização por pesagem sobre a durabilidade e o desempenho estrutural e funcional dos pavimentos;Avaliar repercussões financeiras.

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

25

Onde?

Rodovias BR-386, BR-290, BR-287 e BR-285, junto aos postos de pedágio.

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

26

Como?

Medindo a variação do FV para avaliar o desempenho estrutural do pavimento;Calculando a redução da vida prevista em função de alterações Número N;E, para detectar a evolução IRI e custos manutenção utilizaram-se modelos de previsão de desempenho contidos no programa HDM-4.

Para frota com e sem pesagem:

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

27

Discriminando mais:

Determinação da frota?Contagens volumétricas e contagens “carregado-vazio”;

Hipóteses de carregamento?Com pesagem:100% dos veículos carregados trafegam nos limites mais a tolerância;Sem pesagem: 60% dos carregados trafegam no limite mais a tolerância. 40% com excesso;

Determinação da ação do tráfego?Cálculo do VDMa e projeções do Número N.

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

28

Desempenho estruturalC

ap

ítu

lo 4

13,3

9,9

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

com Pesagem sem Pesagem

Condições de Carregamento da Frota

Fato

r de

Veí

culo

Frota da BR-386

34%

Pesq

uis

a C

am

po

29

DurabilidadeP

esq

uis

a C

am

po

Cap

ítu

lo 4

0,0E+00

1,0E+07

2,0E+07

3,0E+07

4,0E+07

5,0E+07

6,0E+07

7,0E+07

8,0E+07

9,0E+07

1,0E+08

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Anos

N Ac

umul

ado

N com Pesagem N sem Pesagem

Evolução do tráfego na BR/386

22,6% <

30

Desempenho funcionalC

ap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

Pavimento da BR/386

0

4

8

12

0 5 10 15 20 25

Anos

IRI (

m/k

m)

Com pesagem IRI (m/km) Sem pesagem IRI (m/km)

31

Custos de manutenção

0,00E+00

5,00E+04

1,00E+05

1,50E+05

2,00E+05

2,50E+05

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Total

Anos

R$

BR/386 Com Pesagem BR/386 Sem Pesagem

Evolução dos custos de manutenção

33,1% >

Cap

ítu

lo 4

Pesq

uis

a C

am

po

32

Pergunta-se:Sabendo redução da durabilidade, problemas estruturais e funcionais e, ainda, > custos de manutenção, é possível implementar pesagem sem considerar a opinião dos integrantes do sistema?Não é fundamental buscar a visão do usuário?

Cap

ítu

lo 5

Pesq

uis

a O

pin

ião

33

Pesquisa de OpiniãoPesquisa de Opinião

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

34

Objetivos:

Levantar percepção de motoristas, técnicos e empresários sobre questões de pesagem e,

Fornecer informações às autoridades e usuários para planejamento, operação e fiscalização dos excessos de carga.

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

35

Onde?

Motoristas: nos eixos de carga POA – RG, POA – CXS, POA – SAO;Técnicos: no curso de atualização rodoviária no SICEPOT;Empresários: com os filiados do SETCERGS.

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

36

Como?

Estratificação de amostras;Elementos de estatística descritiva:

Tamanho da amostra; nº questionários; média; desvio padrão; distribuição de dados agrupados; etc.

Elaboração de questionário aberto;Elaboração de questionário fechado;Entrevistas;Cálculo das estatísticas e elaboração de gráficos.

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

37

Perguntou-se sobre níveis qualitativos de:

Importância do controle5. Controle excessos de carga

Grau de compensação4. Trafegar com sobrecargas

Proteger o pavimentoAumentar a arrecadaçãoAumentar a segurança

3. Motivos pelos quais o Governo faz pesagens

Atrasa a viagemRedistribuição da cargaAtrito com a fiscalizaçãoPossibilidade de multaDesconfiança da balança

2. TRANSTORNOS DURANTE A PESAGEM

Estraga o pavimentoEstraga o caminhãoDiminui a segurançaDiminui o frete disponível

1. PROBLEMAS PROVOCADOS PELO EXCESSO DE CARGA

Nível secundárioNível primário

Cap

ítu

lo 5

Pesq

uis

a O

pin

ião

38

Problemas provocados excesso de carga

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

1,13

1,34

1,50

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

Motoristas Técnicos Empresários

Méd

ia

1,5Importância Grande

1,0Importância Média

0,5Pouca Importância

0,0Nenhuma Importância

Escala de valores

Variável:

Estraga o pavimento

39

Transtornos pesagemP

esq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

2,0Muito grande

1,5Grande

1,0Média

0,5Pouca desconfiança

0,0Nenhuma

Escala de valores

Variável:

Desconfiança da balança

0,48

0,68

0,82

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

Motoristas Técnicos Empresários

Méd

ia

40

Motivos pesagemP

esq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

1,5Motivo grande

1,0Motivo Médio

0,5Motivo pequeno

0,0Não é motivo

Escala de valores

Variável:

Aumentar a arrecadação 0,82

1,00 0,96

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

Motoristas Técnicos Empresários

Méd

ia

41

Compensações com sobrecargas

Pesq

uis

a O

pin

ião

Cap

ítu

lo 5

2,0Muito grande

1,5Grande

1,0Média

0,5Pequena

0,0Nenhuma

Escala de valores

Variável: Grau de compensação

26,6

41,0

10,814,4

7,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

0 0,5 1 1,5 2

Grau de Compensação

%

Média: 0,67D. Padrão: 0,61

Nenhuma ou pequena:

67,6% Motoristas64,8% Técnicos62,5% Empresários

Motoristas

42

Principais conclusões:

1. Pressão inflação afeta pavimentos delgados;

2. Hierarquização magnitude fatores: 1º E; 2º C; 3º CE; 4º PE e 5º P;

3. D = 11,78+0,44C+5,81E-0,16CE;

4. Quando carga/eixo (simulador) passa de 100 para 120KN (20%), há redução de 48,3% na vida prevista do pavimento espesso. No delgado, a redução é de 67,3%;

Cap

ítu

lo 6

Co

ncl

usõ

es

43

5. Dimensionando pavimento para tráfego Cpesagem e Spesagem, o FV da frota aumenta 34,5%. Surgem defeitos prematuros;

6. Estudos nas BR’s indicam que, Spesagem, há uma redução média de 23,0% na durabilidade;

7. Para horizonte de 20 anos, Spesagem necessita-se três recapeamentos (5,0cm). Cpesagem, são necessários apenas dois recapes;

8. O estudo econômico apresentou diferença de 33,0% de gastos adicionais para manutenção dos pavimentos quando não se faz o controle de carga;

Cap

ítu

lo 6

Co

ncl

usõ

es

44

9. PO, indica que 54,7% motoristas, 100,0% técnicos e 76,0% empresários atribuem grande importância aos danos que excessos carga provocam nos pavimentos. Resultados indicam conscientização técnicos e um trabalho educativo para motoristas;

10. Falta segurança há certo consenso: 75,6% motoristas, 81,6% técnicos e 84,0% empresários acreditam que a segurança tem importância média ou grande como motivo de pesagem;

Cap

ítu

lo 6

Co

ncl

usõ

es

45

11. Sobre grau de importância do controle de cargas, constatou-se que 66,9% motoristas, 100,00% técnicos e 80,0% empresários atribuem grande importância àpesagem. Estes % indicam a necessidade de maiores esclarecimentos (motoristas) sobre os benefícios da pesagem.

Cap

ítu

lo 6

Co

ncl

usõ

es

46

Uma síntese final

48,438,0

53,4

65,2

23,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

A B C D E

Procedimentos

% R

eduç

ão v

ida

prev

ista

• A - ELSYM5 c/ FEC: CE• B - ELSYM5 c/ FEC: AASHTO• C - Experimento c/ FEC: CE• D - Experimento c/ FEC: AASHTO• E - Pesq. Campo c/ Variação N

47

FIMFIM

Muito Obrigado !Muito Obrigado !

PP

GE

PLast

ran